Cell Reports | 果实品质如何内外兼修？浙江大学果实品质生物学团队揭示红肉桃果实芳香品质丢失的遗传机制

学术 2024-08-31 11:53 北京

基于好看和营养的消费需求，创制富含花青苷的农产品正成为重要育种目标。然而，好看营养与风味品质之间是否存在遗传交互机制并不清楚。理解上述品质之间的交互机制对于创制好看、好吃和营养健康的农产品具有重要意义。

近日，浙江大学果实品质生物学团队张波教授在Cell Reports发表了题为“Multi-omics analysis unravels chemical roadmap and genetic basis for peach fruit aroma improvement”的研究论文，揭示了红肉类型桃果实芳香品质丢失的遗传机制，为培育品质“内外兼修”的完美果实提供了参考依据。

桃是具有重要商业价值的水果，年产量超过2400万吨。然而，目前市场上富含花青苷的红肉类型桃品种数量有限。为此，该研究通过选取不同颜色果肉的桃作为亲本，创制了182份杂交材料，其中80个为红肉类型的桃果实，是目前已有文献中数量最多的红肉类型桃种质资源。组织70多人“品尝小组”开展感官评价，发现红肉类型与白肉类型桃果实的风味品质存在显著差异。进一步结合代谢组学数据，明确了影响消费者喜好的10多种风味物质。偏最小二乘法判别分析PLS-DA结果表明，芳香物质组分顺-3-己烯酯和芳樟醇含量显著减少，是引起红肉桃果实香味丢失的主要物质基础。

该研究通过全基因组关联分析GWAS鉴定出控制桃果实红肉性状和风味物质形成的关键遗传位点。利用表达数量性状位点eQTL分析方法，鉴别出474个功能性调控网络GRNs，其中转录因子NAC主导GRN05控制桃果实的外观和内在品质。GRN05网络中的转录因子PpBL在红肉类型桃果实中特异性表达，促进PpMYB10.1表达，激活下游结构基因表达，由此导致花青苷积累和红色果肉形成；同时，PpBL抑制转录因子PpNAC1表达，抑制了顺-3-己烯酯和芳樟醇的合成，由此导致红肉类型桃果实的香味丢失。上述结果表明，转录因子PpBL在花青苷积累与芳香物质合成过程中具有重要调控作用。

桃果实红肉性状和芳香品质形成的调控模式图

进一步分析市场上可获得的红肉类型桃果实，该研究发现顺-3-己烯酯和芳樟醇含量也显著低于白肉类型桃。值得注意的是，芳樟醇和酯类芳香物质含量下降在红肉类型的苹果、葡萄、李和杨梅果实中具有保守性。由此，果实的花青苷积累和芳香物质形成之间存在交联调控网络。研究发现不仅揭示了果实外观和内在品质形成的分子机制，也为果实品质改良提供了宝贵遗传资源。

浙江大学曹香梅博士（现浙江农林大学副教授）、浙江大学博士研究生苏奕柯和赵汀研究员为论文共同第一作者。江苏省农科院张妤艳研究员和浙江大学张波教授为论文共同通讯作者。江苏省农科院俞明亮研究员、新西兰植物与食品研究所Andrew Allan院士、浙江大学Harry Klee院士、陈昆松教授和关雪莹研究员为研究提供了帮助。研究工作得到浙江省自然科学基金重大项目、国家自然科学基金和111引智项目支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.114623

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU3ODY3MDM0NA==&mid=2247539168&idx=2&sn=f0bae9e2925e212bb79b5ab0fa79cead

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