引言
在马铃薯块茎的栽培、收获、分销和储存期间，作物面临着机械损伤、干燥和微生物侵入的重大风险 (Lulai, 2007)。在最近的一项调查中，我们比较了四种具有不同褐皮形态的土豆品种在伤口愈合过程不同阶段对损伤的时间抗性现象 (Dastmalchi et al., 2019)。我们观察到在初始闭合层形成前的三天内，特别是在伤口组织的极性提取物中，抗菌活性突然爆发。代谢物分析表明酚胺类和糖生物碱是赋予这些防御特性的主要化合物。特别是，酚胺类代谢物类别包括简单和复杂的酚胺和/或酰胺，而糖生物碱是甾体生物碱糖苷 (Dastmalchi et al., 2021; Dastmalchi et al., 2019; Ginzberg et al., 2009; Jin et al., 2018; Lulai and Neubauer, 2014; Lulai et al., 2015; Woolfson et al., 2022)。尽管如此，这些测量仅提供了解马铃薯块茎防御化学作用的部分信息，因为在愈合过程的后期阶段，块茎会形成一种由细胞壁嵌入的亚油素生物聚合物组成的疏水物理屏障，提供防止水分流失、热量流失和病原体攻击的保护 (Lulai, 2007; Lulai and Neubauer, 2014; Lulai et al., 2015)。
根据多种证据，提出了几种令人感兴趣的亚油素大分子结构和发育模型，以解释通过电子显微镜观察到的化学成分和特征层状结构 (Bernards, 2002; Gra?a and Santos, 2007; Kosma et al., 2025; Serra and Geldner, 2022; Woolfson et al., 2022)：化学解聚产物的光谱表征 (Gra?a, 2015; Kolattukudy, 1980; Ranathunge et al., 2011)；疏水性成分的组化染色 (Lulai and Morgan, 1992)；完整的亚油素化细胞壁 (Bernards et al., 1995; Stark and Garbow, 1992; Yan and Stark, 2000)；伤口愈合组织产生的代谢物 (Dastmalchi et al., 2014; Dastmalchi et al., 2015; Yang and Bernards, 2007)，或拟议生物合成步骤的遗传和细胞生物学分析 (Lulai et al., 2015; Serra et al., 2010; Serra et al., 2009a; Serra et al., 2009b; Woolfson et al., 2018)。主流模型包括与相关酚类相关的脂肪族聚酯，或由共价连接的脂肪族和酚族域组成的聚合物 (Gra?a, 2015; Serra and Geldner, 2022; Woolfson et al., 2022)。历史上，许多提议的结构架构依赖于具有已知挑战的自上而下解聚处理：分解不完全、产量低，且信息仅限于适合通过 GC-MS 方法检测的小的可溶性分子片段 (Kolattukudy, 1984; Walton, 1990)。在分子水平上理解亚油素化现象的另一种自下而上的方法是监测伤口愈合不同阶段代谢物的形成，即利用 GC-MS 和/或 LC-MS 技术对一系列伤口后时间点的伤口周皮组织提取物进行代谢物分析 (Dastmalchi et al., 2014; Dastmalchi et al., 2015; Jin et al., 2018; Landgraf et al., 2014; Yang and Bernards, 2007)。在目前的方法中，我们使用 LC-MS 和 GC-MS 方法识别非极性化合物，这些化合物可能是纳入亚油素大分子结构的代谢中间体，从而获得伤口组织的全面非极性代谢物分析图谱。独立于这些自上而下或自下而上的测定，亚油素化细胞壁的聚合物组成已通过固态 13C 核共振 (ssNMR) 确定 (Bernards et al., 1995; Dastmalchi et al., 2015; Garbow et al., 1989; Jin et al., 2018; Round et al., 2000; Stark and Garbow, 1992; Yan and Stark, 2000)。尽管如此，超出聚合物复合材料中主要含碳化学基团识别的信息需要定量可靠的数据采集程序、含有稳定 NMR 活性同位素的样品 (Yan and Stark, 2000)，和/或通过动态核极化技术进行信号增强 (Dastmalchi et al., 2025)。
鉴于单独应用这些方法所得到的马铃薯块茎防御的有用但有限的化学信息，我们通过协调研究代谢物、聚合物和解聚产生的产物，寻求改进的亚油素大分子结构测定途径。如上所述，这种策略的潜力显而易见，因为一些对伤口形成的反应性代谢物可以被纳入正在发育的保护性聚合物中。此外，一部分聚合物应该易于随后的解聚，从而可以回收可识别的可溶性产物。因此，当前的工作是一个单一研究的第一个实例，其中同时使用 LC-MS 和 GC-MS 来改进解聚产物的分析，提供更全面的化学分析图谱，并解决与每种分析技术相关的缺点。此外，我们首次纳入了一对自下而上和自上而下的调查方法，以鉴定伤口愈合期间形成的代谢物和相应的解聚化学成分。我们说明了这一调查方法，针对四种块茎显示褐皮特征梯度的马铃薯品种。同时，我们将可溶性分子物种的每组发现与从不溶性亚油素化细胞壁聚合物复合物的 13C ssNMR 光谱中获得的结构分析图谱进行关联，从而揭示伤口愈合马铃薯块茎中亚油素化背后的预期和意外化学成分。有了这些植物化学发现，我们为 newly identified 化学物质提出了结构和功能角色，并将其置于当前亚油素 - 细胞壁大分子复合物的模型背景下。
Keyvan Dastmalchi|Mathieu Perez|Arina Kligman|Barney Yoo|Ruth E. Stark
