突破猕猴桃品质调控难题！浙江万里学院多组学研究揭秘类黄酮代谢密码

近日,浙江万里学院华美生命健康学院吴薇教授团队在猕猴桃采后品质调控研究领域取得重大突破。该团队通过转录组与代谢组联合分析,首次揭示了乙烯(ETH)和1-甲基环丙烯(1-MCP)处理调控猕猴桃类黄酮积累的分子机制,成功鉴定出关键调控基因与新型转录因子,为优质猕猴桃育种及产业升级提供了核心技术支撑。相关研究成果已在国际知名期刊《Scientia Horticulturae》发表,相关项目获国家级大学生创新创业训练计划及浙江省”生物工程”一流学科自设课题资助。

作为深受消费者喜爱的水果,猕猴桃的成熟度与营养品质直接影响市场价值。乙烯催熟与1-MCP保鲜是目前最常用的采后处理技术,但二者如何影响果实营养成分尤其是类黄酮的积累,长期以来缺乏明确的分子机制解释。类黄酮作为果实核心营养物质,具有强大的抗氧化、抗炎功效,对心血管健康保护和癌症预防具有重要作用,其含量是评价猕猴桃品质的关键指标。

为破解这一行业难题,研究团队以”红阳”猕猴桃为研究对象,设计了乙烯处理组、1-MCP处理组与自然成熟对照组的对比实验。通过系统测定果实硬度、可溶性固形物等生理指标,筛选出可食用状态样品进行组学测序分析,最终鉴定出102种乙烯处理相关差异代谢物、93种1-MCP处理相关差异代谢物,以及285个共同差异表达基因,这些分子均富集于代谢途径和次生代谢物合成通路。

研究的核心突破在于发现了类黄酮代谢的关键基因与调控因子。团队证实,Acc08530(AcPAL1)和Acc08481(AcPAL2)是乙烯和1-MCP调控类黄酮积累的核心靶标基因,而ERF122、HZP66等转录因子可直接结合这两个基因的启动子,激活类黄酮合成通路。其中HZP家族转录因子是首次被证实参与果实类黄酮代谢调控,丰富了植物次生代谢调控网络的认知。实验数据显示,乙烯处理可加速类黄酮积累,1-MCP处理虽延缓果实成熟但同样促进类黄酮合成,这一发现为果实品质定向调控提供了全新思路。

该研究的创新价值得到业内广泛认可。与传统单一维度研究不同,团队通过多组学整合分析,构建了”外源处理→转录因子激活→AcPAL1/2表达→类黄酮积累”的完整分子调控链,实现了从生理现象到分子机制的跨越。双荧光素酶报告基因验证和电泳迁移率变动分析(EMSA)等技术的应用,进一步证实了转录因子与靶标基因的特异性结合作用,为研究结果提供了坚实的实验支撑。

在应用前景方面,该成果将带来多重产业变革。在农业领域,关键基因与转录因子可作为分子标记,结合基因编辑技术将猕猴桃育种周期从8-10年缩短至3-5年,助力培育高类黄酮、高抗氧化性的优质新品种;通过优化乙烯或1-MCP处理方案,可实现果实类黄酮含量的定向调控,同时建立”转录因子表达量-类黄酮含量”检测标准,为品质快速检测提供技术依据。在食品与保健品领域,高类黄酮猕猴桃可开发为无添加果汁、冻干果片、类黄酮提取物等系列高附加值产品,预计能使产业链价值提升5-8倍。

据悉,研究团队由浙江万里学院吴薇博士、陈伟高级实验师领衔,现有成员为戴涵、魏子怡、倪好、张一航四位同学,依托浙江省”生物工程”一流学科平台,长期致力于果实采后生理与分子调控研究。团队已在Plant Physiology、Journal of Experimental Botany等知名期刊发表多篇SCI论文,申请多项国家发明专利,积累了扎实的科研基础与丰富的实践经验。未来,团队将进一步拓展研究成果至其他作物,打造覆盖多作物的次生代谢调控技术平台,为乡村振兴与农业现代化提供更多科技赋能。

此次研究不仅填补了猕猴桃采后类黄酮代谢转录调控机制的研究空白,更为果实品质改良提供了全新的分子育种策略,将有力推动我国猕猴桃产业向高品质、高附加值方向转型升级,为消费者提供更营养、更优质的水果产品。