蓝莓成熟过程中香气形成机制的多组学解析：基于电子鼻、挥发组与转录组学的整合研究

这篇研究通过整合电子鼻(E-nose)、气相色谱-质谱联用(GC-MS)、气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)和转录组学技术，系统揭示了高丛蓝莓'Legacy'成熟过程中挥发性有机物(VOCs)的动态变化规律及其分子调控机制。研究发现，醇类、醛类和萜烯类物质是蓝莓香气的主要成分，其中MEP途径主导单萜合成，LOX2S和ADH基因分别调控C6醛类生成及其向醇类的转化，为蓝莓风味育种和栽培调控提供了理论依据。

　　

Highlight

材料与方法

以高丛蓝莓品种'Legacy'为研究对象，采集绿果期(G)、转色期(P)和成熟期(B)三个发育阶段的果实样本。每组样本包含30株植株的混合样品(100±10 g)，取样部位涵盖植株顶部、中部和基部。所有样品立即液氮速冻后保存于-80°C超低温冰箱，用于后续挥发性成分分析和转录组测序。

表型特征与蓝莓成熟过程中的香气谱

蓝莓成熟过程中最显著的表型变化是果皮颜色转变（图1A）。绿果期(G)果实呈绿色且体积较小；转色期(P)果皮开始泛红；成熟期(B)则完成花青素积累呈现蓝紫色，同时表面形成蜡质层。电子鼻(E-nose)传感器W1W和W5S检测表明，萜烯类和氮氧化物是不同成熟阶段特征性香气的主要贡献者。

讨论

香气是果实品质的核心指标，挥发性有机物(VOCs)组成直接影响消费者感官接受度。本研究首次通过GC-MS和GC-IMS联用技术发现：GC-MS主要检测萜烯类物质，而GC-IMS对醇类和醛类更敏感，证实多技术联用可全面解析蓝莓香气特征。转录组分析揭示：1）萜类生物合成由甲羟戊酸(MAV)和甲基赤藓糖醇磷酸(MEP)通路共同调控，其中MEP通路主导单萜合成；2）脂氧合酶LOX2S催化脂肪酸代谢生成C₆醛类，而ADH基因上调显著促进醛类向醇类转化。

结论

本研究通过多组学整合策略阐明了蓝莓香气形成机制：E-nose揭示了不同成熟阶段VOCs的显著差异；GC-MS和GC-IMS互补技术鉴定出萜烯、醇类和醛类等关键香气物质；转录组分析发现MAV/MEP通路协同调控萜类合成，LOX2S-ADH代谢轴控制醛醇转化。该成果为蓝莓风味品质改良提供了分子育种靶点。