多组学解析六倍体油茶籽粒三酰甘油与脂肪酸积累的调控网络及其对采收期的响应机制

本研究针对六倍体油茶(Camellia oleifera)籽粒中三酰甘油(TAG)和脂肪酸(FA)积累调控机制不清的问题，通过整合油脂性状测定与转录组、miRNA测序、蛋白质组和代谢组等多组学技术，结合新组装的六倍体参考基因组，系统揭示了不同采收期对油脂产量和品质的影响规律。研究发现提前采收会降低含油量并增加饱和脂肪酸比例，而延迟采收则能维持产量并提升油酸(18:1)和亚麻酸(18:3)含量。研究鉴定出11条关键代谢通路，发现ADH、GAL等非经典调控因子与TAG/FA积累的关联，为油茶高产品种选育提供了分子标记基础。

　　

油茶作为我国重要的木本油料作物，其籽粒中富含的ω-9单不饱和脂肪酸具有重要营养价值。然而，六倍体油茶基因组复杂性导致其油脂合成调控机制研究长期滞后，特别是采收时机对油脂产量和品质的影响缺乏分子层面的解释。传统育种周期长、效率低，亟需通过现代组学技术揭示关键调控网络，为分子育种提供理论支撑。

铜仁学院农林工程与规划学院的研究团队在《BMC Plant Biology》发表研究，首次利用六倍体油茶'长林40'参考基因组，对'华鑫'品种三个采收期(推荐采收日前6天、推荐日、推荐日后6天)的籽粒开展多组学分析。通过整合油脂性状测定与转录组、miRNA测序、蛋白质组和代谢组数据，结合qRT-PCR和并行反应监测(PRM)验证，系统解析了TAG和FA积累的时空调控规律。

关键技术包括：(1)基于Soxhlet提取法和GC-MS分析油脂性状；(2)采用Illumina NovaSeq 6000平台进行全局转录组和miRNA测序；(3)LC-MS技术开展蛋白质组和代谢组分析；(4)利用新组装的六倍体参考基因组进行数据比对；(5)通过KEGG富集和共表达网络构建调控网络。

油茶籽粒油脂性状的采收期差异

研究证实提前采收导致籽粒含水量显著升高(31.2%)而含油量降低(42.1%)，延迟采收则维持较高含油量(46.3%)。GC-MS检测到6种脂肪酸，其中油酸占比最高(78-82%)。饱和脂肪酸(16:0和18:0)比例随采收延迟而降低，而不饱和脂肪酸(特别是18:3)在延迟采收组显著增加。

多组学数据特征分析

PCA分析显示不同采收期样本在转录组、蛋白质组和代谢组层面显著分离。共鉴定45,177个编码基因、18,283个lncRNA、421个circRNA、7,982个蛋白质和2,582个代谢物，其中脂类和苯丙烷类化合物占比最高。差异分析获得1,141个DEGs、549个DAPs和444个DAMs，KEGG富集发现11条TAG/FA相关通路与萜类、黄酮代谢存在交叉调控。

TAG积累调控机制

甘油酯代谢通路(ko00561)分析显示TAG合成相关基因在正常和延迟采收期高表达，而降解基因在提前采收期活跃。共表达网络发现乙醇脱氢酶(ADH)和半乳糖苷酶(GAL)为核心节点，其中YC2428270.1编码的ADH与亚油酸含量呈负相关。非编码RNA如miR166和lncRNA11741通过调控ZIP转录因子参与TAG积累。

FA合成前体代谢调控

乙酰-CoA和丙二酰-CoA作为FA合成关键底物，分别通过糖酵解(ko00010)和β-丙氨酸代谢(ko00410)途径产生。研究发现延迟采收促进乙酰-CoA积累，而丙二酰-CoA降解在提前采收期最活跃。circR007通过调控尿素代谢影响生物素(辅酶R)合成，进而调节饱和FA形成。

FA合成与降解的动态平衡

亚细胞定位显示FA合成酶主要分布于质体和内质网。短链酰基-CoA硫酯酶(ACOT)在提前采收期高表达促进饱和FA生成，而长链ACOT在延迟采收期优势表达则增加不饱和FA产量。代谢物分析发现L-肉碱和L-谷氨酸通过抗氧化机制保护不饱和FA，其峰值表达与最佳油脂品质时期吻合。

综合调控网络

Louvin算法将调控网络划分为5个模块，其中底物与辅酶模块包含19个高连接度节点(如miR167h和clausarinol)。非经典调控因子如miR398家族、咖啡酸氧甲基转移酶(COMT)和冠菌素不敏感蛋白1(COI1)通过交叉通路影响TAG/FA积累。

该研究首次在六倍体油茶中构建了TAG/FA积累的全基因组调控网络，揭示了采收时机通过代谢流重编程影响油脂品质的分子机制。发现的ADH、GAL等关键调控因子和miR167h等非编码RNA标记，为油茶分子育种提供了新靶点。研究建立的"组学-性状"关联模型，不仅为优化采收期提供理论依据，更为多倍体作物复杂性状解析提供了方法学参考。