《Hormones and Behavior》：Secondary metabolite profiling deciphers the phenolic and volatile organic compound diversity within an interspecific
Malus collection
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本研究通过系统分析163份苹果种质资源的酚类与挥发性有机化合物（VOCs），揭示了野生与栽培苹果在次生代谢物积累模式的显著差异，为利用野生种质提升果实风味和营养品质提供了关键代谢依据。
苹果作为全球广泛消费的水果，其风味和健康价值深受次生代谢物的影响。然而，在长期的驯化和育种过程中，苹果的代谢特征发生了显著改变：为追求甜味和质地，多酚类物质因带来涩味而被削弱，而挥发性有机化合物（VOCs）则因增强果实香气得到强化。这种代谢重塑在提升适口性的同时，也可能降低了苹果的营养功能和抗病能力。如何平衡风味与营养，并挖掘野生资源中的优良基因，成为当前苹果品质改良的重要课题。
为此，研究团队对包含44个物种的163份苹果种质资源进行了系统分析，利用超高效液相色谱（UPLC）和质子转移反应飞行时间质谱（PTR-ToF-MS）技术，分别对果皮和果肉中的酚类化合物与VOCs进行定量检测，旨在揭示野生与栽培苹果在次生代谢层面的分化特征，为育种提供代谢表型基础。
在研究技术方法上，团队选取来自意大利北部两个试验果园的163份苹果种质，涵盖44个物种，包括野生种和栽培种（Malus domestica）。采用UPLC对19种酚类化合物进行靶向定量，PTR-ToF-MS对170种VOCs进行非靶向采集，所有样本均分别分析果皮与果肉组织，数据通过主成分分析（PCA）和热图聚类等多元统计方法进行模式挖掘和差异比较。
3.1 酚类化合物变异性主成分分析
主成分分析显示，酚类化合物的分布主要受组织部位驱动（PC1贡献率35.17%），果皮中多酚含量显著高于果肉。第二主成分（PC2，26.51%）则区分了物种类型：栽培苹果富含槲皮素类和芦丁等，野生种则以儿茶素、原花青素B1/B2等抗氧化成分为主。
3.2 酚类化合物在苹果属中的分布特征
热图分析表明，野生种果皮中绿原酸、原花青素B2+B4和表儿茶素含量显著高于栽培种。其中，根皮苷在果皮中富集，野生种含量为栽培种的4.84倍；儿茶素在两类组织中分布均衡，而绿原酸在果肉中含量更高。
3.3 基于酚类组成的种质聚类关系
聚类分析进一步证实野生与栽培苹果的代谢分化。部分栽培品种（如‘Discovery’、‘Ard Cairn Russet’）表现出接近野生种的高多酚特性，尤其是果皮粗糙品种，可能与角质层结构差异导致的代谢物浓缩有关。
3.4 VOCs变异性主成分分析
VOCs的PCA结果与酚类相反，PC1（48.99%）明显区分物种类型，栽培苹果的VOCs总量显著高于野生种，且以酯类等果香成分为主。PC2（17.26%）反映组织差异，果皮VOCs多样性更高。
3.5 VOCs热图可视化
醛类（如m/z 45.034，乙醛）在两类苹果中含量最高，但酯类和醇类在栽培种中显著富集。聚类显示栽培种VOCs谱高度一致，而野生种变异较大。
3.6 VOCs积累模式
74%的VOCs在栽培种中含量更高，仅8%在野生种中富集。酯类化合物在栽培苹果果皮中积累最显著，可能与吸引动物传播种子的进化适应有关。
本研究通过代谢组学视角揭示了苹果驯化过程中酚类与VOCs的逆向演化趋势：多酚含量因人工选择而降低，VOCs则为增强吸引力而提升。野生种质作为高多酚资源库，可用于改善栽培苹果的营养功能；而栽培种中VOCs的强化则体现了风味性状的定向选育。研究筛选出的高多酚栽培品种（如‘Discovery’）及特定野生资源，为平衡果实风味与健康功能的育种策略提供了精准靶点。该成果不仅深化了对苹果次生代谢进化的理解，也为利用野生遗传多样性提升果实品质提供了实践路径。
