Alisdair R. Fernie1,2* and Saleh Alseekh1,2
1Max-Planck-Institute of Molecular Plant Physiology, AmMuehlenberg 1, Potsdam-Golm 14476, Germany;
2Center for Plant Systems Biology and Biotechnology,4000 Plovdiv, Bulgaria
(*Authorfor correspondence: emailfernie@mpimp-golm.mpg.de)
近年来，消费者对风味水果和蔬菜的需求有所增加，以抵消密集育种导致大量生产的水果失去风味的看法(Klee & Tieman, 2018)。因此，研究味觉代谢物积累的遗传基础的努力已经加强。然而，这仍然是一个主要的挑战，因为味道表型有点模糊，因为它很难定量测量和高度环境响应，使解开遗传基础变得困难。事实上，水果风味涉及味觉和嗅觉感知之间一系列复杂的相互作用(Tieman等人，2017年)。也就是说，一系列的研究表明，对于大多数常见的水果来说，味道质量是由可溶性糖(如蔗糖、葡萄糖和果糖)以及酸(如柠檬酸和苹果酸)的水平决定的，而挥发性有机化合物(VOCs)提供了嗅觉刺激。大部分工作都建立在对番茄的研究上(Carrariet al.， 2006;Zhu et al.， 2018)，但已经扩展到包括辣椒(Osorio et al.， 2012)和猕猴桃(Nardozza et al.， 2013)等其他物种。在这一期的《新植物学家》中，Wang等人(2022,pp. 373-389)对猕猴桃在红阳猕猴桃发育和成熟的12个阶段的初级代谢物和主要酯、醇、醛和萜类成分进行了详细分析。他们结合了转录组学和代谢组学的方法来重建支撑味道的调节网络。在他们的研究过程中，他们还发现了参与这一过程的关键转录因子，从而为改善这种受欢迎的水果的味道奠定了基础。
该研究通过气相色谱或气相色谱结合质谱法表征了34种风味相关化合物水平的动态变化。这些代谢物被细分为在成熟阶段优先积累的代谢物和在成熟前达到顶峰的代谢物，这些代谢物尤其表现在发育阶段的醛、醇和酮挥发物向成熟阶段的酯类的转变。利用来自同一样本的RNAseq数据补充了这些数据，在这些样本中发现有超过23 000个基因表达。为了进一步利用这一丰富的数据集，他们还创建了一个加权基因共表达网络分析，揭示了总共10个共表达模块，这些模块可能与不同风味代谢物的积累有关。
有趣的是，可溶性糖模块与21种糖代谢酶相关，而有机酸模块包括奎宁酸，这是味觉的关键成分。该代谢物也被发现与参与其生物合成的酶的编码基因有关，并获得了关于丁酸乙酯和丁酸甲酯产生的代谢途径的有力线索。此外，大量的转录因子被确定为糖、酸和挥发性有机化合物积累的潜在调控因子。
在进行这些分析时，Wang等人不仅能够证实先前报道的成熟代谢调控网络的元素，而且还能够识别出调控猕猴桃风味化合物积累的新转录因子。虽然他们关注的是风味代谢物，但收集到的数据对于研究猕猴桃生物学的其他方面的研究人员肯定具有很高的价值，并得出三个重要的结论：
首先，成熟过程中的糖积累主要由ERF-BAM转录因子-基因相互作用控制。其次，挥发酯的丰度主要由AcNAC4转录因子对醇酰基转移酶AcAAT10的作用控制。第三，研究中发现的喹酸脱氢酶基因AcQDH4的转录水平与奎宁酸水平高度相关。
猕猴桃风味相关代谢产物的代谢动态及调控网络
通过结合风味相关代谢物和转录组分析，构建了一个调控网络，以确定关键的转录因子及其结构基因靶点。DAHP，3-脱氧-D-阿拉伯庚二7-磷酸；DAHPS，3-脱氧-D-阿拉伯庚二7-磷酸合酶；DHQ，脱氢对苯二酚；DHQS，3-脱氢喹酸合酶；E4P，赤藓糖醇4-磷酸；Glc-6-P，葡萄糖6-磷酸；INV，转化酶；PEP，磷酸烯醇式丙酮酸；QDH，奎酸脱氢酶；SUS，蔗糖合酶；TCA，三羧酸；UDPGlc，UDP-葡萄糖。
.．.利用生物信息学和多组学方法在深度动力学分辨率可以提供洞察甚至是高度复杂的生物问题。
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