在进行水果育种的过程中，水果风味是一类关键的指标，但影响水果风味的关键遗传因素及相互作用仍不明确。今天我们分享一项关于桃子香气的最新科研成果，它不仅揭示了消费者偏好的桃子风味中特殊的化学成分，还为改善桃子香气提供了科学依据。
研究背景
桃子是一种广受欢迎的水果，它的口味和外观是消费者选购时的重要标准。但现代培育的品种（尤其是红肉桃）的口味和香气都有所下降。目前通过多组学分析对番茄、橙子、草莓等水果的香气成分的遗传学已经有一些了解，但是对于桃子香气相关的挥发性物质和果实品质特性的综合研究却相对较少。
实验设计
主要结果
消费者评估和代谢组分析揭示了红肉桃中与风味相关的挥发性物质的显著损失
研究分析了与消费者偏好最相关的风味挥发性物质。共检测到33种挥发性代谢物，其中11种风味化合物与消费者偏好显著相关，包括五种内酯、三种酯类和三种萜烯类。红肉桃的挥发物含量普遍较低，尤其是芳樟醇和z -3-己烯乙酸酯的含量显著减少。
全基因组测序揭示影响肉质颜色和挥发性化合物的遗传位点
对CSFP桃（*CSFP：具有颜色、形状和果实风味变异的F1种群）群体进行全基因组重测序，识别出了与果肉颜色和香气相关的遗传位点。共检测到887,194个SNPs和230,815个indels，PCA分析显示两个亲本之间存在显著的遗传差异。研究识别出一个位于染色体Pp05上的主要位点，该位点与红色果肉显著相关。进一步分析发现，NAC（NAM/ATAF1/2/ CUC）转录因子PpBL在该位点附近，且在红色果肉品种中表达显著高于白色果肉品种。
串联重复PpAATs区域的序列变异与红色果肉桃z -3-己烯酯乙酸酯的丢失有关
为了探索PpBL在红色果肉桃子中高表达的因果变异，分析了基因组中PpBL基因附近的结构变异（SV）。通过基因组重测序和PCR，定位了一个长末端重复-逆转录子（LTR-RT），位于PpBL基因转录起始位点上游320个碱基处，但特异性地存在于红色果肉而非白色果肉中。这个转录子元件（TE）与最近在天津水蜜桃基因组中识别的LTR-RT一致，这是PpBL高表达的原因。
eQTL图谱识别了GRN05与红色果肉颜色和挥发性含量的连锁
对184个样本进行RNA测序，并进行eQTL分析，识别出与红肉和挥发物含量相关的基因调控网络（GRNs），其中GRN05在控制红肉和挥发物含量方面起关键作用。还研究了遗传变异如何影响基因表达的潜在机制，变异（SNP、indel和SV）在串联重复的PpAAT1/2/3启动子区域内共同导致转录水平降低，从而导致红色果实的Z-3-己烯酸酯产生减少。
PpBL和PpNAC1级联调控参与鞘氨醇合成的多个基因的表达
研究观察到红色桃果实中大多数参与鞘氨醇合成的基因的转录水平显著下降，eQTL分析揭示了这些基因是由cis基因PpBL调控的。研究假设红色果实的Pp05对甲基乙硫氨酸磷酸盐（MEP）途径基因表达的影响是通过GRN05网络介导的，随后影响果实的鞘氨醇产量。结果表明，GRN05网络中的三个转录因子（PpBL、PpMYB10.1和PpNAC1）共同调控了桃子果实中负责香豆素产生的MEP途径的特定基因的表达。
商业栽培品种中挥发性物质合成所涉及的遗传机制保守
CSFP中揭示的表型和调控机制随后在其他无关栽培品种中进行研究，结果表明，通过调节PPMYB10.1和PPNAC1的表达水平，可以抑制挥发性物质的合成，从而减少红肉桃中的挥发性含量。基于上述结论，提出了一个评估果肉颜色和香气质量的方法模型。归因于桃果中与香气相关的挥发性物质所贡献的抗氧化剂和风味营养价值，是多个基因相互作用的结果。
结论
通过整合基因组学和转录组学的数据，识别了一个由NAC TFs控制的基因调控网络GRN05，控制着红肉的形成和与香气相关的挥发性物质的合成。发现了与果肉颜色和挥发性代谢物形成相关的基因型，表明在外观和内在水果质量之间实现和谐平衡的潜力。研究扩展了对水果颜色和风味之间复杂相互作用的了解，并为提高水果品质提供了宝贵的资源。
本文通过基因组学、转录组学和代谢组学的联合分析，结合消费者的主观评价，进行了GWAS、eQTL分析，获得了基因调控网络，研究思路清晰深入，故事完整，是值得我们学习的佳作！
凌恩生物
参考文献
