基于多组学研究不同树龄沙棘果实品质与枝条分子响应关系

《npj Science of Food》：Multi-omics analyses unveil the molecular mechanism involving significant bioactive substances of sea buckthorn at various growth years

　　

摘要

沙棘果实的品质会随着树龄的增长而变化，但枝条与果实之间的分子关系目前仍不清楚。本研究利用表型分析、靶向和非靶向代谢组学、转录组学以及加权基因共表达网络分析，研究了4年生、5年生和6年生沙棘（Hippophae rhamnoides L.）果实品质以及枝条与果实之间关系随年龄的变化。果实重量从4年时的0.38克增加到6年时的0.54克（p < 0.001），6年生果实的红色度（a* = 18.54）最高。维生素C的含量从0.46克/100克下降到0.41克/100克（p < 0.001），而原花青素B4的含量从78.19纳克/100毫克增加到103.30纳克/100毫克（p = 0.044）。非靶向代谢组学分析在果实中发现了554个差异代谢物（DEMs），在枝条中分别发现了238个差异代谢物（在5年生与4年生的比较中）以及1283个和996个差异代谢物（在6年生与5年生的比较中）。枝条转录组学分析共检测到2658个和2464个差异表达基因（DEGs）。整合的WGCNA和通路分析显示，在4-5年生期间，PRKAA和PP2C相关基因的表达模式具有年龄依赖性；而在5-6年生期间，MYBP和PIP5K相关基因的表达模式也具有年龄依赖性，这些基因变化与果实代谢物的变化密切相关。这些发现表明枝条的分子反应与果实品质之间存在年龄依赖性的协调关系，为优化沙棘的采收和利用提供了依据。