【摘 要】
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突尼斯软籽石榴籽粒特软可食,富含多种生物活性成分,多地推广种植。但不同产区突尼斯软籽石榴风味和色泽差异明显。目前,关于这方面的研究十分有限。因而,本研究利用现代生物技术,深入探究不同产区突尼斯软籽石榴假种皮风味、色泽品质特征及与其形成相关的差异表达基因,解析其表达调控机制,有助于为石榴果实品质改良和调控提供理论依据。本研究以不同产区同一成熟度的突尼斯软籽石榴为研究对象,分别从云南建水、大理、丽江、
【基金项目】
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云南省千人计划青年人才项目“石榴汁非热加工关键技术研究与产品开发”,项目编号:YNQR-QNRC-2018-102； 食品非热加工北京市重点实验室开放基金项目“静态和动态超高压加工对石榴花色苷稳定性及生物利用度的影响”,项目编号:NTKF2018011；
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突尼斯软籽石榴籽粒特软可食,富含多种生物活性成分,多地推广种植。但不同产区突尼斯软籽石榴风味和色泽差异明显。目前,关于这方面的研究十分有限。因而,本研究利用现代生物技术,深入探究不同产区突尼斯软籽石榴假种皮风味、色泽品质特征及与其形成相关的差异表达基因,解析其表达调控机制,有助于为石榴果实品质改良和调控提供理论依据。本研究以不同产区同一成熟度的突尼斯软籽石榴为研究对象,分别从云南建水、大理、丽江、会泽、四川会理、攀枝花大田镇和河南荥阳等7个石榴主产地采样。利用超高效液相色谱-高分辨质谱联用（UHPLC-ESI-HRMS/MS）、气相色谱-质谱联用（Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS）等技术对石榴假种皮酚类、挥发性香气成分、可溶性糖和有机酸等物质进行定性定量分析。基于RNA-Seq测序技术研究突尼斯软籽石榴假种皮基因的生物学功能,结合加权基因共表达网络分析（Weighted Gene Co-expression Network Analysis,WGCNA）方法探究与石榴假种皮风味品质形成相关的结构基因和转录因子。采用皮尔逊相关系数分析法探究目标基因与对应指标的相关性,分析表型特征与内在调控因子的关系。主要研究结果如下:1.7个产区共21份石榴假种皮样品经RNA-Seq测序,共获得138.81 Gb Clean Data,Q30碱基比均不低于93.33%,表明测序数据质量较好。将各样本的Clean Reads与参考基因组进行序列比对,匹配率为96.93～97.61%,该转录组数据能保证数据分析的可靠性。差异表达分析结果表明,样本组之间的差异基因数从520到4742不等。GO功能注释中,注释基因数目最多的是分子功能中的结合（8321个）、生物过程中的代谢过程（5950个）、细胞组分中的细胞（1391个）。2.采用UHPLC-ESI-HRMS/MS技术共检测到51种酚类物质,主要为黄烷醇、黄酮、黄酮醇、花色苷、酚酸和单宁。其中主要的9种花色苷包括矢车菊素衍生物、飞燕草素衍生物和天竺葵素衍生物。主成分分析结果表明,四川会理、河南荥阳和云南丽江突尼斯软籽石榴假种皮酚类成分差异较大。四川会理产区石榴花色苷类化合物含量最高,聚合色素百分数值最低。3.花青素合酶（ANS）、黄烷酮3-羟化酶（F3H）、二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）和查尔酮合酶（CHS）等基因显著上调,可促进类黄酮、黄酮醇和花色苷的生成。皮尔逊相关系数法分析结果表明,聚合色素百分数与10种酚类代谢物和总花色苷含量呈负相关关系,与L*、聚合色素和1个差异表达基因（过氧化物酶55）呈显著正相关（|r|＞0.7,p＜0.01）关系。4.产区对石榴假种皮p H值和可溶性固形物影响较小。主要可溶性糖为果糖和葡萄糖;主要有机酸包括草酸、苹果酸、柠檬酸、奎宁酸、乳酸和冰乙酸,其中柠檬酸含量最高;各产区脱氢抗坏血酸含量都高于抗坏血酸含量。利用固相微萃取结合GC-MS技术鉴定了40种挥发性香气成分,包括12种醇类、8种酸类、9种醛类、4种烯烃和其他类物质。其中,己醇（35.62%-50.4%）、（Z）-3-己烯-1-醇（17.7%-25.32%）和α-萜品醇（3.05%-6.42%）含量占比较高。差异代谢物主要为挥发性香气成分和有机酸。5.基于WGCNA法,构建的蓝色、黄色和绿松石模块是与酸和醛积累相关的特异性模块。KEGG富集分析中,富集到淀粉和蔗糖代谢、糖酵解/糖异生、脂肪酸降解、柠檬酸循环和脂肪酸代谢等风味相关通路。WRKY、b ZIP和b HLH转录因子在调节突尼斯软籽石榴假种皮不同区域的风味代谢中起重要作用。本研究基于转录组和代谢组学分析不同产区突尼斯软籽石榴假种皮品质,初步挖掘了与突尼斯软籽石榴假种皮风味、色泽品质代谢物积累相关的基因及转录因子,有助于促进云南特色果品的研究和果品产业的发展。
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