野生与栽培草莓中生物活性黄酮类化合物差异及MYB调控网络的LC-MS/MS解析

为解决现代草莓育种中营养品质下降的问题，研究人员通过LC-MS/MS代谢组学和转录组学技术，比较了野生草莓(Fragaria nilgerrensis, HM)与三个栽培品种(红、粉、白)的生物活性黄酮类化合物差异。研究发现野生HM草莓的维生素C(134.2 mg/100g)、总黄酮(138.7 mg/100g)含量分别是栽培品种的2倍和2.5倍，并鉴定出与花色苷合成相关的MYB66(r=0.92)和抗氧化黄酮调控的MYB44-like(r=0.96)等关键转录因子。该研究为培育高营养价值草莓品种提供了分子靶点。

　　

草莓作为广受欢迎的水果，其营养价值与独特风味一直备受关注。然而，现代育种过程中对产量和贮藏性的过度追求，导致栽培草莓的营养品质逐渐下降——这个被称为"育种悖论"的现象正引起科学家们的担忧。野生草莓作为重要的基因资源库，可能保存着现代品种缺失的关键功能成分，但野生与栽培草莓间的代谢差异及其调控机制尚不明确。

昭通学院农学与生命科学学院云南省昭通苹果资源开发与利用高校重点实验室的研究团队在《LWT》发表重要研究成果。研究人员采用LC-MS/MS代谢组学和Illumina HiSeq 2500转录组学技术，系统比较了野生黄毛草莓(Fragaria nilgerrensis, HM)与三个栽培品种（红果RF、粉果FY、白果DX）的生物活性成分差异。通过测定可溶性糖、维生素C、总黄酮和花青素含量，结合DPPH自由基清除能力评估，并利用主成分分析(PCA)和层次聚类分析(HCA)解析代谢特征，最后通过转录组关联分析挖掘关键调控因子。

在材料与方法部分，研究选取野生HM和三个栽培品种（RF、FY、DX）的成熟果实，采用UPLC-MS/MS平台进行广泛靶向代谢组学分析，使用Agilent SB-C18色谱柱进行分离，ESI-QTRAP-MS系统检测。转录组测序在Illumina HiSeq 2500平台完成，以Fragaria vesca v6基因组为参考进行比对，通过GO和KEGG富集分析差异表达基因，最后采用Pearson相关性分析建立MYB基因与代谢物的关联网络。

研究结果部分首先揭示了"3.1 草莓营养与抗氧化差异"：野生HM草莓展现出显著优势，其维生素C含量(134.2 mg/100g)是栽培品种的2倍，总黄酮含量(138.7 mg/100g)达2.5倍，DPPH自由基清除能力(367 μg Trolox/g)也显著高于栽培品种。而栽培品种FY则表现出最高的糖含量(146.9 mg/g)，证实了糖代谢与生物活性成分间的权衡关系。

"3.2 草莓品种聚类分析"通过HCA和PCA(累计解释82.6%方差)将样品明确分为野生与栽培两大簇，其中红色品种RF因富含花青素而单独聚簇。Venn图分析("3.3")显示RF与HM比较存在314个差异代谢物，是品种间差异最大的组合。

"3.4 品种特异性黄酮积累"发现红色RF草莓中酰化花青素pelargonidin-3-O-(6''-O-acetyl)glucoside含量是HM的6914倍(log₂FC=12.76)，而野生HM则特异性积累neohesperidin、lonicerin等4种黄酮(占总黄酮20.9%)，含量是栽培品种的3-169倍。

转录组分析("3.5")鉴定出关键MYB调控因子：与花青素合成正相关的FxaYL_611g0111200(MYB66，r=0.92)在RF中高表达，而与抗氧化黄酮相关的FxaYL_242g0472670(MYB44-like，r=0.96)则在HM中特异性高表达。PCA显示这些MYB基因能解释67.8%的品种间变异。

讨论部分指出，该研究首次系统鉴定出190种草莓黄酮化合物，发现栽培过程中可能丢失了如ternatumoside II等具有潜在健康益处的稀有成分。MYB66和MYB44-like的拮抗调控模式为理解草莓颜色与营养品质形成的分子机制提供了新视角。从食品化学角度看，野生草莓中稳定的黄酮糖苷比栽培品种的花青素更具加工优势。

这项研究的重要意义在于揭示了现代草莓育种过程中被忽视的营养成分流失问题，为通过分子设计培育兼具优良农艺性状和高营养价值的新品种提供了理论依据。研究鉴定的MYB调控网络和特征代谢物可作为分子标记用于草莓品质改良，而野生资源中发现的稀有黄酮则为开发功能性草莓产品开辟了新途径。该成果对实现草莓产业从"高产"向"优质营养"转型具有重要指导价值。