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近期，上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院設(shè)施園藝研究所茄果類研究室番茄團(tuán)隊(duì)針對(duì)口感番茄品質(zhì)形成的代謝網(wǎng)絡(luò)與分子機(jī)制的研究取得進(jìn)展，相關(guān)研究成果先后在國(guó)際期刊Food Chemistry（1區(qū)TOP，IF:9.8）和Food Quality and Safety（IF:4.4）上在線發(fā)表。
“隨著消費(fèi)者對(duì)高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品需求的不斷提升，具有酸甜口感和濃郁香味的“口感番茄”逐漸成為市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)。
針對(duì)以往研究多局限于單一組學(xué)、缺乏系統(tǒng)性解析的問題，研究團(tuán)隊(duì)率先從風(fēng)味物質(zhì)表型解析入手，突破傳統(tǒng)單一檢測(cè)方法的局限，整合電子舌技術(shù)、LC–MS代謝組學(xué)與HS-SPME-GC–MS風(fēng)味組學(xué)分析，首次從味覺、代謝物、香氣三個(gè)維度系統(tǒng)揭示了口感番茄與普通番茄的核心差異。研究發(fā)現(xiàn)，口感番茄不僅顯著富集了葡萄糖、果糖、檸檬酸、蘋果酸及谷氨酸等關(guān)鍵呈味物質(zhì)，還在多不飽和脂肪酸、碳水化合物、氨基酸衍生物及功能性低聚糖等方面表現(xiàn)出顯著的協(xié)同積累，極大豐富了風(fēng)味層次。電子舌分析證實(shí)，口感番茄在甜味、咸味、鮮味和豐富度等指標(biāo)上均顯著優(yōu)于普通番茄。在香氣層面，研究共鑒定出191種揮發(fā)性化合物，其中13種具有氣味活性值（OAV > 1）的化合物（如水楊酸甲酯、β-紫羅蘭酮及多種酯類物質(zhì)）顯著富集，賦予其突出的果香與花香特征。該研究篩選出亞麻酸、β-紫羅蘭酮、己醛、苯乙醇等關(guān)鍵差異代謝物，系統(tǒng)闡明了優(yōu)質(zhì)風(fēng)味形成的代謝網(wǎng)絡(luò)機(jī)制。
本研究通過DNA甲基組與轉(zhuǎn)錄組的整合分析，發(fā)現(xiàn)熱脅迫環(huán)境下不結(jié)球白菜會(huì)對(duì)自身基因組進(jìn)行DNA甲基化“標(biāo)記”，通過重塑基因組轉(zhuǎn)錄模式進(jìn)而提升植株對(duì)熱脅迫環(huán)境的適應(yīng)性；而當(dāng)通過外源施加DNA甲基化抑制劑“強(qiáng)行”降低甲基化水平后，植株對(duì)熱脅迫的耐受性顯著下降，表明DNA甲基化修飾能夠正調(diào)控不結(jié)球白菜的耐熱性。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，熱脅迫環(huán)境下不結(jié)球白菜中IQD21等耐熱負(fù)調(diào)控因子的啟動(dòng)子區(qū)域會(huì)發(fā)生特異性甲基化修飾，這些修飾可顯著抑制這些負(fù)調(diào)控因子在熱脅迫下的轉(zhuǎn)錄活性與表達(dá)水平，使得植株產(chǎn)生對(duì)熱脅迫環(huán)境的適應(yīng)和耐受性。
為進(jìn)一步探究風(fēng)味形成的底層邏輯，團(tuán)隊(duì)聯(lián)合上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，整合LC-MS廣泛靶向代謝組學(xué)與轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，對(duì)4個(gè)口感番茄品種與4個(gè)普通番茄品種進(jìn)行了系統(tǒng)對(duì)比分析。分析表明，差異物質(zhì)與基因顯著富集于淀粉蔗糖代謝、苯丙氨酸代謝、氨基酸（丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸）代謝及類胡蘿卜素生物合成等與風(fēng)味密切相關(guān)的通路。加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析（WGCNA）鑒定出3個(gè)關(guān)鍵模塊，聯(lián)合分析進(jìn)一步揭示，海藻糖、蔗糖、蔗糖-6-磷酸等代謝物的積累與相關(guān)基因表達(dá)協(xié)同變化。研究表明，口感番茄正是通過協(xié)同調(diào)控蔗糖淀粉代謝、氨基酸代謝及亞油酸代謝途徑中的多個(gè)關(guān)鍵基因，從而改善了果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)。?
以上系列研究從多組學(xué)層面系統(tǒng)鑒定了影響口感番茄風(fēng)味品質(zhì)的核心差異代謝物與關(guān)鍵調(diào)控基因，全面破譯了其風(fēng)味形成的密碼。這不僅順應(yīng)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)“品質(zhì)導(dǎo)向”的發(fā)展趨勢(shì)，也為番茄風(fēng)味品質(zhì)的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)、定向育種改良與分子標(biāo)記輔助育種提供了堅(jiān)實(shí)的理論支撐和核心技術(shù)靶點(diǎn)，對(duì)推動(dòng)高品質(zhì)番茄品種選育、提升農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有現(xiàn)實(shí)意義。
Food Chemistry論文的共同第一作者為張應(yīng)翠、李曉貝、張愛冬，共同通訊作者為朱為民與楊學(xué)東，該研究得到上海市科技興農(nóng)項(xiàng)目〔滬農(nóng)科推字（2022）第1-7號(hào)〕的資助；Food Quality and Safety論文的共同第一作者為張應(yīng)翠與張輝，共同通訊作者為宋益善與楊學(xué)東，該研究得到上海市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（2025-02-08-00-12-F00014）的資助。
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