辣椒果实挥发性香气成分的代谢组与转录组整合分析揭示其调控机制

为解决辣椒风味品质形成机制不明的问题，研究人员以地理标志品种'四川二荆条'为材料，通过整合代谢组(HS-SPME-GC-MS)和转录组测序技术，系统解析了四个发育阶段(MG/Br/MR/DMR)挥发性有机物(VOCs)的动态变化规律。研究发现602种VOCs中96种关键香气物质(rOAV≥1)，鉴定出WRKY/bZIP-FAD/LOX调控模块主导(E,E)-2,4-己二烯醛的生物合成，为辣椒风味育种提供了分子靶标。

　　

四川省农业科学院园艺研究所/蔬菜种质与品种改良四川省重点实验室的研究人员针对地理标志辣椒品种'四川二荆条'风味形成机制不明的问题，在《Food Bioscience》发表了重要研究成果。辣椒作为全球最重要的香辛料之一，其独特风味主要由挥发性有机物(VOCs)决定，但不同发育阶段香气成分的动态变化规律及其分子调控机制尚不明确，这严重制约了风味导向的品种改良。

研究人员采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱(HS-SPME-GC-MS)检测了成熟绿(MG)、转色(Br)、成熟红(MR)和干燥成熟红(DMR)四个阶段的602种VOCs，通过相对香气活性值(rOAV)筛选出96种关键香气物质。结合转录组测序鉴定了8,830个差异表达基因，利用共表达网络分析揭示了香气形成的调控网络。

研究结果显示：1）代谢组分析发现MG阶段以萜类(如β-紫罗兰酮)为主，MR阶段醛类物质显著增加，DMR阶段酯类含量回升；2）rOAV分析鉴定出α/β-紫罗兰酮为MG阶段标志物，(E,E)-2,4-己二烯醛是MR/DMR阶段的特征成分；3）转录组分析发现FAD基因CA07g02040和LOX基因CA08g12080与(E,E)-2,4-己二烯醛积累高度相关；4）顺式作用元件分析表明这两个基因可能通过W-box/G-box/TGACG-motif受WRKY/bZIP转录因子调控。

该研究首次系统阐明了'四川二荆条'辣椒发育过程中香气物质的代谢规律，发现WRKY/bZIP-FAD/LOX模块通过调控脂肪酸代谢途径影响关键香气成分合成。这些发现为解析辣椒风味形成机制提供了新视角，鉴定的分子标记为风味育种提供了重要靶点，对地理标志农产品品质提升具有重要应用价值。研究采用的整合多组学方法也为其他作物风味研究提供了范式。