基于多组学联用技术解析氯吡脲调控红心猕猴桃功能营养素代谢的分子机制

为解决植物生长调节剂氯吡脲(CPPU)对红心猕猴桃营养品质影响的机制不明问题，研究人员通过代谢组与转录组联合分析，揭示了CPPU通过调控HCT、PAL等基因表达影响黄酮类、氨基酸代谢通路，首次阐明其促进果实膨大但降低贮藏性的双刃剑效应，为猕猴桃品质改良提供理论依据。

　　

猕猴桃作为"水果之王"不仅风味独特，更因富含维生素C、黄酮等活性成分成为健康食品代表。其中红心猕猴桃因高花青素含量备受青睐，但种植过程中普遍使用植物生长调节剂氯吡脲(CPPU)来提升产量，这种"膨大剂"究竟如何影响果实营养价值？以往研究多聚焦绿肉品种，对红心猕猴桃这一高价值品系的代谢调控机制始终是未解之谜。

中国农业科学院的研究团队选择特色品种'中华50号'红心猕猴桃，通过多组学联用技术展开深度解析。研究发现CPPU处理虽能增大果实，但会抑制脂肪酸合成、降低膜完整性，这与采后易腐烂的产业痛点直接相关。更关键的是，代谢组数据首次揭示CPPU会导致食用期氨基酸含量下降，这可能影响果实的营养价值；而转录组分析发现PAL(苯丙氨酸解氨酶)基因上调可能增强抗病性，HCT(羟基肉桂酰转移酶)相关基因表达变化则与果实膨大密切相关。这些发现为平衡产量与品质的矛盾提供了分子靶点。相关成果发表在食品化学领域顶级期刊《Food Chemistry》上。

研究采用代谢组学(LC-MS)和转录组学(RNA-seq)联用策略，对CPPU处理组与对照组在BBCH 79至85发育期的果实进行动态监测。通过多元统计分析筛选差异代谢物，结合KEGG通路富集和共表达网络构建，阐明关键代谢物与基因的调控关系。

形态学差异
CPPU处理使果实纵径、横径分别增加12.3%和9.8%，但促进效应随成熟度增加而减弱，说明其促生长作用具有发育阶段特异性。

代谢通路调控
非花青素类黄酮在发育期下调，糖酸组分在食用期变化不显著，但支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸)显著减少，这可能是CPPU处理果实营养价值降低的主因。

基因表达网络
CPPU通过激活细胞分裂相关基因(如CYCD3)促进膨大，同时干扰光合系统Ⅱ基因(PsbP)表达，这解释了处理果实贮藏性差的现象。

跨组学关联
苯丙烷代谢通路中PAL与HCT的协同调控，既影响果实色泽形成(PAL上调促进花青素前体合成)，又通过木质素沉积参与细胞壁重构(HCT变化与膨大相关)。

该研究首次建立红心猕猴桃"CPPU-代谢物-基因"三维调控网络，发现其品质形成存在品种特异性：不同于绿肉品种，红心猕猴桃的糖酸代谢受CPPU影响较小，但氨基酸损失显著。这一发现为定向培育"高产优质"猕猴桃新品种提供了分子标记，同时警示生产实践中需优化CPPU使用浓度与时期。未来研究可基于PAL/HCT等关键靶点开发基因编辑策略，从根本上解决植物生长调节剂的副作用难题。