多组学联合解析红色玫瑰香型葡萄品种转色过程中单萜和花色苷积累规律

　　

摘要：

【目的】 分别从代谢和转录水平解析葡萄果实转色过程中单萜和花色苷积累规律，探讨花色苷和单萜时空合成机制，为鲜食葡萄果实单萜化合物和花色苷合成调控提供理论依据。【方法】 以‘瑞都红玉’葡萄果实为试材，于转色前5 d开始取样，直至转色40 d后结束。采用常规方法测定果实样品可溶性固形物及可滴定酸含量；利用顶空固相微萃取结合气相色谱与质谱联用技术（HS-SPEME-GC-MS）测定果实中单萜类组分和含量的变化；用分光光度计法测定葡萄果实总类黄酮、总花色苷的含量；同时，采用转录组测序和实时荧光定量PCR技术分析花色苷以及单萜化合物合成途径中关键基因的表达变化。【结果】 随着葡萄果实转色过程的推进，‘瑞都红玉’果实中25种游离态和结合态单萜化合物主成分存在波动。大部分游离态单萜在转色20 d开始大量合成，至转色35—40 d达到最高水平。结合态单萜含量在转色30 d达到最高水平。结合态单萜含量高于游离态。而类黄酮在果实转色前已经大量合成积累；花色苷的合成伴随着果实转色启动，到转色20 d含量达到最高水平，随后略有下降。转录组测序共鉴定差异表达基因5 836个，不同发育时期间的差异表达基因数量不同，差异表达基因在苯丙氨酸合成、类黄酮合成和单萜合成等通路富集。其中，与单萜合成途径相关的差异表达基因14个，与花色苷合成途径相关的差异表达基因11个，这些基因表达模式分别与单萜和花色苷合成积累相一致。进一步相关性分析，筛选到24个转录因子与多个单萜和花色苷合成途径基因表达显著相关。【结论】 红色玫瑰香型葡萄果实花色苷的合成启动早于香气化合物单萜的合成，两类化合物合成存在时空上的调控过程。单萜和花色苷积累与其合成途径中多个关键酶基因表达具有紧密相关性，它们的合成受各个基因转录水平的调控。