覆盆子活性成分动态分布与生物合成机制及其药用价值调控因素解析

本研究通过MALDI-TOF IMS和MS/MS技术揭示悬钩子属药用植物Rubus chingii果实中黄酮类化合物和鞣花酸/鞣花单宁的组织特异性分布规律，结合转录组分析发现RchFLS、RchDRF和RchGT2等关键基因的时空表达差异驱动活性成分动态积累，为药用果实品质育种和采收时机选择提供分子依据。

　　

研究亮点

材料

Rubus chingii果实采集自中国杭州，设置四个成熟阶段（成熟绿色MG、绿黄色GY、黄色YE、红色RE），每个阶段设三个生物学重复。样品经液氮速冻后保存于-70°C超低温冰箱。采用预冷研钵进行冷冻分离，通过轻柔敲击实现果蒂（receptacle）和小核果（drupelet）的完整分离。

黄酮类化合物的时空分布特征

R. chingii果实为聚合果，由多数小核果和单一果蒂构成（图1A,B）。每个小核果包含外果皮和种子，其外层表皮附着大量茸毛（图1C）。MALDI-TOF IMS成像结果显示：山奈酚苷元主要富集于小核果区域，而花青素（如氰定-3-(6''-肉桂酰)葡萄糖苷）、槲皮素苷元和鞣花酸/鞣花单宁则优先分布于果蒂。特别值得注意的是，山奈酚苷元在小核果外层茸毛中呈现显著积累现象。所有活性成分在成熟绿色期（MG）达到峰值，随果实成熟进程逐渐降低。

鞣花酸/鞣花单宁的时空分布规律

通过MS/MS鉴定出12种鞣花酸/鞣花单宁化合物，其分布呈现明显组织特异性：该类物质主要聚集于果蒂，且随成熟度增加含量递减。与黄酮类化合物类似，其在MG阶段含量最高，至红色期（RE）显著下降。

黄酮与鞣花酸/鞣花单宁的合成机制解析

转录组与qPCR数据表明：黄酮合成通路关键基因RchFLS在小核果中高表达，而RchDRF在果蒂中表达占优；鞣花酸合成限速基因RchGT2在果蒂表达量显著高于小核果。这种基因表达的组织特异性直接导致活性成分的不均匀分布。随着果实成熟，这些基因表达普遍下调，与化合物含量下降趋势一致。

果实形态与药用品质的关联性

果实形状指数（FSI）反映果蒂占比，与总鞣花酸含量呈显著正相关（R=0.704, P<0.0001）。该发现为通过形态筛选培育高药用价值品种提供了直接依据。

结论

本研究系统阐释了R.chingii果实生物活性成分的组织分布异质性及成熟依赖性变化规律，其空间分布特征由RchFLS、RchDRF和RchGT2等关键基因的差异表达所调控，而FSI与鞣花酸含量的强相关性为药用果实品质育种提供了创新性形态学筛选指标。