整合转录组学和代谢组学分析揭示四倍体马铃薯淀粉积累相关候选调控网络

《Functional & Integrative Genomics》：Integrated transcriptomic and metabolomic analysis reveals candidate regulatory networks associated with starch accumulation in tetraploid potato

　　**摘要**马铃薯（*Solanum tuberosum* L.）块茎淀粉是决定作物品质和工业价值的关键因素，然而，自交四倍体品种中淀粉积累的调控机制仍不明确。本研究利用由淀粉含量差异亲本培育而成的分离四倍体群体，进行了转录组学和代谢组学的整合分析。选取极端表型个体，系统解析了淀粉积累的分子基础。转录组分析揭示，高淀粉和低淀粉基因型之间存在广泛的转录重编程，差异表达基因显著富集于碳水化合物代谢途径，尤其是淀粉和蔗糖代谢通路。值得注意的是，多个转录因子家族，包括AP2/ERF、MYB和bHLH，显著富集，表明存在协同调控。代谢组学分析揭示了显著的代谢差异，差异积累的代谢物主要富集于淀粉和蔗糖代谢以及次生代谢途径。大多数代谢物与淀粉含量呈负相关，表明初级代谢和次生代谢之间存在竞争性碳分配。整合多组学分析进一步解析了一个核心调控模块，该模块由与淀粉相关代谢物紧密关联的关键结构基因和转录因子组成。特别是，参与蔗糖裂解和ADP-葡萄糖代谢的基因，以及海藻糖-6-磷酸合酶（TPS）和UDP-葡萄糖相关途径，成为连接碳通量与淀粉合成的关键节点。相关网络分析表明，AP2/ERF、MYB和bHLH型转录因子通过协调结构基因表达和代谢通量分布来调控这些途径。总之，本研究建立了四倍体马铃薯淀粉积累的转录-代谢框架，强调了碳分配和信号中间代谢物在决定淀粉含量中的核心作用，并为分子育种和基因组编辑提供了候选靶标。