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蔬菜所聯(lián)合基因中心揭示辣椒支鏈酯類及辣椒素合成調(diào)控機(jī)制
近日，蔬菜所茄果類蔬菜資源與育種團(tuán)隊(duì)聯(lián)合基因中心作物品質(zhì)控制與多組學(xué)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國際學(xué)術(shù)期刊Food Research International(IF=7.425, 中科院一區(qū)TOP)發(fā)表題目為“Integrated transcriptomic and metabolomic analysis of chili pepper fruits provides new insight into the regulation of the branched chain esters and capsaicin biosynthesis”的研究論文。該研究通過GC-MS及多組學(xué)結(jié)合分析了辣椒果實(shí)中支鏈酯類和辣椒素的合成調(diào)控機(jī)制。蔬菜所衡周博士、徐小萬研究員為論文共同第一作者，基因中心晏石娟研究員、蔬菜所李濤副研究員為共同通訊作者。
香氣是辣椒的重要品質(zhì)性狀，消費(fèi)者普遍反映果蔬沒有以前的“味”了，主要是由于香氣物質(zhì)缺乏造成的。支鏈酯類是形成辣椒果香的主要物質(zhì)，能極大豐富辣椒的味覺層次，提高商品性。辣椒素是辣椒獨(dú)有的次生代謝物，不僅能提供辣味，同時具有抗衰老、免疫調(diào)節(jié)及抗癌等功效。以上兩種成分具有部分重合的合成通路。因此，系統(tǒng)探究辣椒果實(shí)中支鏈酯類和辣椒素代謝調(diào)控機(jī)制意義重大。
為深入研究辣椒支鏈酯類及辣椒素合成調(diào)控機(jī)制，該研究以一份具濃郁果香的辣椒自交系CC和一份不具果香的辣椒自交系TJ為實(shí)驗(yàn)對象，使用GC-MS、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和代謝組學(xué)對兩份自交系不同發(fā)育時期的果實(shí)進(jìn)行了分析。驗(yàn)證了前期研究提出的辣椒果實(shí)支鏈酯類物質(zhì)合成高峰在果實(shí)完熟之前的觀點(diǎn)。對代謝組數(shù)據(jù)的加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)發(fā)現(xiàn)，兩份自交系的果實(shí)中，辣椒素含量與支鏈酯類含量顯著正相關(guān)。對轉(zhuǎn)錄組的WGCNA發(fā)現(xiàn)，位于二者合成通路重合部分的IMPS4及DADH1的表達(dá)與其含量顯著正相關(guān)。
本研究從分子層面闡釋了辣椒香氣物質(zhì)和辣椒素含量的協(xié)同調(diào)控機(jī)理，對高品質(zhì)辣椒育種具有指導(dǎo)意義。
相關(guān)研究在國家自然科學(xué)基金(32072598)、廣東省自然科學(xué)基金（2020A1515011330，2021A1515012132, 2020A1515410005）、廣東省對外合作項(xiàng)目（2018A050506052）、貴州省自然科學(xué)和技術(shù)基金（黔科[2018]1184）、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長基金（201812）廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2021KJ110，2021KJ106）、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院項(xiàng)目（R2020PY-JX003）等項(xiàng)目的共同資助下完成。
圖1.具果香辣椒自交系CC和不具果香辣椒自交系TJ果實(shí)發(fā)育各時期外觀（A）及揮發(fā)性物質(zhì)含量（B）圖
圖2.辣椒果實(shí)中支鏈酯類及辣椒素合成通路中代謝物相對含量及合成基因相對表達(dá)量
