基于广靶代谢组学与转录组学的烤烟品种代谢差异及关键基因-代谢物关联研究

《Scientific Reports》：Integrative transcriptomic and metabolomic analysis reveals variety-specific metabolic divergence and regulatory networks in fresh leaves of flue-cured tobacco

　　

摘要

新鲜烟叶的代谢物组成决定了烤烟的质量，但烤烟品种之间的代谢多样性及其潜在调控机制仍知之甚少。本研究在中国山东种植的五个主要烤烟品种（YY87、ZC208、KRK26、NC55和YY301）的新鲜叶片上，整合运用了广靶代谢组学（UPLC-MS/MS）和转录组学（RNA-seq）技术，以揭示品种间代谢差异的分子基础。我们鉴定了2,522个代谢物，揭示了品种间显著的代谢分化，其中NC55与YY87之间的差异最为显著（748个差异积累代谢物）。多组学整合分析表明，苯丙烷类和黄酮类生物合成是驱动这一分化的核心通路。加权基因共表达网络分析（WGCNA）和K-means聚类鉴定了与特定代谢表型强相关的基因模块。基因-代谢物关联分析揭示了关键关联：过氧化物酶43样基因LOC107786050与香气前体物质芥子醛呈显著正相关，而细胞色素P450 98A2样基因LOC107797681主要与抗氧化剂二氢槲皮素的积累相关。本研究揭示了代表性烤烟品种间不同的代谢和转录模式，并鉴定了与香气前体及黄酮类抗氧化代谢相关的候选基因-代谢物关联。这些发现为未来的验证提供了潜在靶点，并可能支持以质量为导向的烤烟品种改良。