近冰点贮藏通过协同调控细胞壁重塑与香气相关基因网络维持甜瓜采后品质

《Postharvest Biology and Technology》：Near-freezing temperature storage maintains postharvest quality of melon through synergistic regulation of cell wall remodeling and aroma-related gene networks

　　

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  近冻结温度储存在货架期内保持了甜瓜的硬度和香气。
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  近冻结温度（NFT）抑制了甜瓜中纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶的活性。
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  近冻结温度储存减少了储存甜瓜中糠醛和乙酸的积累。
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  加权基因共表达网络分析（WGCNA）将香气损失与细胞壁和糖代谢模块相关联。

引言

甜瓜（Cucumis melo L.）因其独特的酸甜风味和丰富的营养组成而深受消费者喜爱（Wu et al., 2020）。然而，采后甜瓜极易发生快速软化并丧失香气，这严重限制了其货架期和商业价值（Farcuh et al., 2020, Wang et al., 2025）。低温储存是延缓果实代谢和衰老的常用方法，但不当的低温往往会引起冷害（CI），表现为甜瓜表面出现凹陷、褐色斑点和组织破坏，最终加速果实品质劣变（Ning et al., 2022, Wu et al., 2024）。因此，在延缓衰老与避免冷害之间取得平衡是采后甜瓜保鲜领域面临的核心挑战。

近冻结温度（NFT）是指略高于果实冰点的储存温度。近年来，大量研究表明，NFT储存可以通过多种机制缓解冷害症状，涉及细胞壁代谢调控、活性氧（ROS）稳态维持以及次生代谢重塑。例如，在桃中，NFT降低了丙二醛（MDA）含量并抑制了内部褐变（Liu et al., 2025a）。在杏和牛油果中，NFT通过调控细胞壁代谢和ROS平衡延缓了果实硬度的下降（Li et al., 2022, Qin et al., 2024）。然而，NFT在甜瓜中的应用研究仍然有限，尤其是整合质地、代谢和转录调控的系统性研究。

果实软化主要由细胞壁多糖的降解驱动，多聚半乳糖醛酸酶（PG）、β-半乳糖苷酶（BGAL）和纤维素酶等水解酶在这一过程中发挥关键作用。低温可显著抑制各种细胞壁降解酶的活性，导致果胶和纤维素的降解发生改变（Shi et al., 2023, Sinha et al., 2022）。作为甜瓜品质的另一关键指标，香气特征同样受到储存期间低温的影响。研究表明，甜瓜含有240种挥发性有机化合物（VOCs），酯类含量与消费者的风味偏好密切相关（Mayobre et al., 2024a）。尽管低温储存可以延长甜瓜的货架期，但会导致香气挥发物的显著流失（Duan et al., 2023）。在低温储存过程中，酯类的减少和醇类、醛类的增加不仅改变了香气特征，甚至可能产生异味，直接影响消费者对果实的接受度（Li et al., 2025a）。在本研究中，选择10 °C作为对照，因为根据《货物手册》，蜜露型甜瓜（本研究所用品种）的最佳储存温度为9–10 °C，不同于推荐的2–4 °C的哈密瓜型甜瓜，这是由于品种间冷害敏感性不同所致。

随着多组学技术的发展，越来越多的证据表明，果实对采后胁迫的响应并非由单一基因或途径决定，而是依赖于复杂的转录调控网络。因此，本研究整合了生理指标、转录组测序、挥发性成分分析和加权基因共表达网络分析（WGCNA），系统探究NFT如何通过调控细胞壁降解、木质素合成和香气相关基因网络来维持甜瓜的采后品质。旨在揭示NFT抑制甜瓜软化和木质化冷害的分子基础，并为开发新型低温保鲜技术提供理论依据。

各章节摘要

试验材料与处理

以'明珠5号'甜瓜果实为实验材料。果实采自上海市农业科学院庄航试验站温室，按照此前描述的标准化甜瓜管理方法进行栽培（Li et al., 2026）。共从135株植物上收获135个果实，开花后约40天采收，每株采收一个果实。采收后，果实迅速运至实验室，

NFT储存保持了甜瓜果实的色泽

通过冰点曲线测定，确定'明珠5号'甜瓜果实的冰点为?1.15 °C，据此将NFT设定为?0.8 ± 0.2 °C以避免结冰（补充图1）。NFT储存的果实在整个储存期和货架期内表面保持完整，未见明显褐变或凹陷（图1A）。在10 d（4.47% vs. 7.77%）、15 d（4.17% vs. 8.19%）和15 dS3（2.77% vs. 7.75%），NFT条件下褐色斑点比例显著低于10 °C处理（图1B）。在

讨论

本研究结果表明，NFT储存显著延缓了甜瓜果实软化，保持了表面完整性而未出现冷害症状，维持了更接近鲜果的香气特征，并与10 °C储存相比诱导了显著的转录重编程。果实软化是限制甜瓜货架期的关键因素，其本质在于细胞壁多糖网络的解聚（Brummell and Harpster, 2001）。近年来，细胞壁多糖的修饰和降解

结论

基于整合转录组、代谢组和WGCNA分析，本研究表征了NFT处理（?0.8 ± 0.2 °C）维持甜瓜采后硬度和香气品质相关的分子调控网络（图8）。一方面，NFT处理与热激蛋白（HSP）基因表达上调相关，同时抑制了细胞壁降解酶（PG、PME）和木质素合成相关基因（PAL、CSE、CAD、COMT）的表达，

CRediT作者贡献声明

Ren Dandan：撰写–审稿与编辑，撰写–初稿，可视化，验证，软件，方法论，数据管理。Zhang Jiaying：验证，调查，形式化分析。Zhang Keyan：验证，调查。He Hui：验证，调查。Ma Guobin：指导。Liu Hongru：撰写–审稿与编辑，指导，概念构思。Li Jufen：撰写–审稿与编辑，验证，项目管理，资金获取，数据管理，概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的可能影响本论文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本工作得到上海市农业科学院优秀团队项目 [(2022) 020]的资助。

Ren Dandan|Zhang Jiaying|Zhang Keyan|He Hui|Ma Guobin|Liu Hongru|Li Jufen