苹果品种间乙酯合成调控机制解析：代谢组与转录组联合分析揭示乙烯驱动的香气形成

本研究针对苹果需氧成熟过程中乙酯生物合成调控机制不清的问题，通过1-MCP处理结合多组学分析，发现'Orin'品种中MdPDC2和MD04G1159900基因是乙酯合成的限速因子，而'Shinano Gold'品种存在PDC/ADH功能缺陷。研究成果为优化贮藏策略和培育高香气苹果品种提供分子靶点。

　　

在水果风味品质评价体系中，酯类物质作为核心香气成分长期受到关注。其中乙酯（ethyl esters）因其低嗅觉阈值和独特果香特性，直接影响消费者偏好。然而现有研究多聚焦于低氧条件下乙酯积累机制，对需氧成熟过程中乙酯合成的调控网络仍存在认知空白。日本农业与食品产业技术综合研究机构（National Agriculture and Food Research Organization, NARO）的研究团队选择日本主栽品种'Orin'和'Shinano Gold'为模型，通过整合代谢组与转录组分析，揭示了乙烯信号通路调控乙酯合成的分子机制，相关成果发表于《Food Chemistry: Molecular Sciences》。

研究人员采用1-MCP（1-甲基环丙烯）乙烯抑制剂处理结合时间序列采样策略，运用GC-MS分析挥发性成分，LC-MS检测水溶性代谢物，配合Illumina NovaSeq 6000平台进行RNA-seq测序，通过WGCNA（加权基因共表达网络分析）构建基因-代谢物调控网络。

研究结果部分：

1. 时间动态分析显示'Orin'乙烯产量达98.3 μL·h^-1·kg^-1时伴随乙醇和乙酯显著积累，而'Shinano Gold'在33.4 μL·h^-1·kg^-1乙烯水平下乙酯合成仍受抑制。

2. 共表达分析发现CG_0161模块包含513个与乙烯、乙酯密切相关的基因，其中MD04G1159900和MdPDC2（MD04G1160100）表达量与乙酯合成呈正比。

3. 乙醇通路关键酶基因表达谱显示，'Orin'中PDC基因表达量较'Shinano Gold'高20-150倍，而ADH基因MdADH3（MD07G1033200）在两品种间无显著差异。

4. 代谢流分析表明需氧条件下乙酯合成主要受PDC调控而非AAT限制，这与低氧胁迫下的代谢重编程存在本质区别。

讨论部分指出，该研究首次阐明乙烯通过激活MD04G1159900/MdPDC2驱动需氧成熟过程中的乙酯合成，而'Shinano Gold'品种因PDC/ADH功能缺陷导致乙酯合成受阻。这一发现不仅为苹果采后贮藏条件优化提供理论依据，更为分子育种改良果实风味品质开辟新途径——通过调控PDC基因表达可精准定制苹果香气特征，例如培育低乙酯品种以延长货架期，或选育高乙酯品种增强感官吸引力。研究还提示乙烯与生长素信号通路可能存在交叉调控，这为后续解析植物激素网络调控香气代谢奠定基础。