基于好看和營(yíng)養(yǎng)的消費(fèi)需求，創(chuàng)制富含花青苷的農(nóng)產(chǎn)品正成為重要育種目標(biāo)。然而，關(guān)于好看營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味品質(zhì)之間是否存在遺傳交互機(jī)制并不清楚。理解上述品質(zhì)之間的交互機(jī)制對(duì)于創(chuàng)制好看、好吃和營(yíng)養(yǎng)健康的農(nóng)產(chǎn)品具有重要意義。
近日，浙江大學(xué)果實(shí)品質(zhì)生物學(xué)團(tuán)隊(duì)張波教授在Cell Reports發(fā)表了題為“Multi-omics analysis unravels chemical roadmap and genetic basis for peach fruit aroma improvement”的研究論文，揭示了紅肉類型桃果實(shí)芳香品質(zhì)丟失的分子機(jī)制，為培育品質(zhì)“內(nèi)外兼修”的完美果實(shí)提供了參考依據(jù)。
桃是具有重要商業(yè)價(jià)值的水果，年產(chǎn)量超過(guò)2400萬(wàn)噸。然而，目前市場(chǎng)上富含花青苷的紅肉類型桃品種數(shù)量有限。為此，研究小組通過(guò)選取不同顏色果肉的桃作為親本，創(chuàng)制了182份雜交材料，其中80個(gè)為紅肉類型的桃果實(shí)，是目前已有文獻(xiàn)中數(shù)量最多的紅肉類型桃種質(zhì)資源。組織70多人“品嘗小組”開(kāi)展感官評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)紅肉類型與白肉類型桃果實(shí)的風(fēng)味品質(zhì)存在顯著差異。進(jìn)一步結(jié)合代謝組學(xué)數(shù)據(jù)，明確了影響消費(fèi)者喜好的10多種風(fēng)味物質(zhì)。偏最小二乘法判別分析PLS-DA結(jié)果表明，芳香物質(zhì)組分順-3-己烯酯和芳樟醇含量顯著減少，是引起紅肉桃果實(shí)香味丟失的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。
研究小組通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析GWAS鑒定出控制桃果實(shí)紅肉性狀和風(fēng)味物質(zhì)形成的關(guān)鍵遺傳位點(diǎn)。利用表達(dá)數(shù)量性狀位點(diǎn)eQTL分析方法，鑒別出474個(gè)功能性調(diào)控網(wǎng)絡(luò)GRNs，其中轉(zhuǎn)錄因子NAC主導(dǎo)GRN05控制桃果實(shí)的外觀和內(nèi)在品質(zhì)。GRN05網(wǎng)絡(luò)中的轉(zhuǎn)錄因子PpBL在紅肉類型桃果實(shí)中特異性表達(dá)，促進(jìn)PpMYB10.1表達(dá)，激活下游結(jié)構(gòu)基因表達(dá)，由此導(dǎo)致花青苷積累和紅色果肉形成；同時(shí)，PpBL抑制轉(zhuǎn)錄因子PpNAC1表達(dá)，抑制了順-3-己烯酯和芳樟醇的合成，由此導(dǎo)致紅肉類型桃果實(shí)的香味丟失。上述結(jié)果表明，轉(zhuǎn)錄因子PpBL在花青苷積累與芳香物質(zhì)合成過(guò)程中具有重要調(diào)控作用。
桃果實(shí)紅肉性狀和芳香品質(zhì)形成的調(diào)控模式圖
進(jìn)一步分析市場(chǎng)上可獲得的紅肉類型桃果實(shí)，研究小組發(fā)現(xiàn)順-3-己烯酯和芳樟醇含量也顯著低于白肉類型桃。值得注意的是，芳樟醇和酯類芳香物質(zhì)含量下降在紅肉類型的蘋(píng)果、葡萄、李和楊梅果實(shí)中具有保守性。由此，果實(shí)的花青苷積累和芳香物質(zhì)形成之間存在交聯(lián)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。研究發(fā)現(xiàn)不僅揭示了果實(shí)外觀和內(nèi)在品質(zhì)形成的分子機(jī)制，也為果實(shí)品質(zhì)改良提供了寶貴遺傳資源。
浙江大學(xué)曹香梅博士（現(xiàn)浙江農(nóng)林大學(xué)副教授）、浙江大學(xué)博士研究生蘇奕柯和趙汀研究員為論文共同第一作者。江蘇省農(nóng)科院張妤艷研究員和浙江大學(xué)張波教授為論文共同通訊作者。江蘇省農(nóng)科院俞明亮研究員、新西蘭植物與食品研究所Andrew Allan院士、浙江大學(xué)Harry Klee院士、陳昆松教授和關(guān)雪瑩研究員為研究提供了幫助。研究工作得到浙江省自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金和111引智項(xiàng)目支持。
