期刊：《PLOSONE》
影响因子：3.24
文章题目：Integrativeanalysesofmetabolomeandtranscriptomerevealsmetabolomicvariationsandcandidategenesinvolvedinsweetcherry(PrunusaviumL.)fruitqualityduringdevelopmentandripening
发表期刊：《PLOSONE》
技术手段：RNA-Seq、LC-MS代谢组学
派森诺与鲁东大学携手合作，于近期在《PLOSONE》上发表关于代谢组和转录组的联合分析，揭示了甜樱桃果实发育和成熟过程中涉及的代谢变化以及筛选到的相关候选基因。
研究背景
甜樱桃(PrunusaviumL.)因其外观诱人、口感鲜美、营养价值丰富，是一种广受欢迎的商业果树作物。甜樱桃在发育成熟过程中糖、有机酸、色素、挥发性芳香物质等成分变化迅速，是果实品质研究的理想模型。糖和酸的积累形成了独特的口感，它们是评价果实生理和口感方面的重要因素。甜樱桃含有多种多酚化学物质，具有较高的抗氧化活性，对人体健康有益。因此，对甜樱桃发育和成熟过程的研究可以帮助我们了解果实质量和形状的变化，特别是与味道、颜色和健康相关的营养物质。
本研究旨在利用广泛靶向代谢组学方法对黑珍珠甜樱桃果实品质形成过程进行研究。此外，采用代谢组学和转录组学相结合的方法，研究甜樱桃发育和成熟过程中显著差异表达代谢产物(DEMs)和差异表达基因(DEGs)之间的相关性。为了进一步研究品质的形成，我们重点研究了与糖、有机酸和类*酮代谢相关的DEMs和DEGs。本研究将为从代谢产物变化和分子机制方面理解果实品质形成提供了新的思路。
技术路线
研究结果
1、甜樱桃果实发育过程中的生理指标为了研究甜樱桃果实发育过程中的品质和代谢变化，我们选择了4个发育阶段(10、25、33和40天)进行实验和代谢分析。不同时期采集的甜樱桃果实外观如图1A所示。在40天时，果实颜色逐渐由红色变为暗红色(图1A)。值得注意的是，果实硬度从10天时的11.6N迅速下降到33天时的1.2N，在40天时的暗红色成熟期达到0.7N(图1B)。可溶物与果实硬度呈负相关，从10天的6.8%持续增加到40天的18.2%(图1C)。果实颜色指标a*/b*的比值从10天时-0.46迅速增加到40天时的4.1，表明果实的颜色从绿色变为红色(图1D)。此外，甜樱桃果实发育过程中花青素含量也与颜色变化相一致，暗红色成熟期花青素含量达到23.3mg/g(图1E)。
图1黑珍珠甜樱桃果实发育和生理变化
2、甜樱桃的代谢组学分析揭示了发育阶段的代谢物动态变化
为了更好的了解甜樱桃发育过程中的代谢物变化，在四个发育阶段应用了基于LC-MS/MS的广泛靶向代谢组学。如图2A所示，各代谢物在不同阶段表现出明显的差异，重复之间具有较高的可重复性。图2B显示4个发育阶段差异表达代谢产物(DEMs)的热图分析，结果表明许多代谢物在每个发育阶段都有高表达。根据不同发育阶段DEMs的变化情况，进行聚类分析，将DEMs按其变化趋势分为9类(图2C和2D)。簇8和簇9的代谢产物在不同发育阶段的表达量呈现出相似的增长趋势。有趣的是，甜樱桃果实的TSS、a*/b*比值和花青素含量也出现了这种趋势(图1C-1E)，而这与甜樱桃果实的营养和色泽形成密切相关。
图2甜樱桃发育至成熟的代谢组学动态研究
3、代谢物的多变量分析
火山图显示了10天vs25天、25天vs33天和33天vs40天的所有差异代谢物，分别是个(个上调，52个下调)、个(84个上调，31个下调)和个(41个上调，94个下调)(图3A)。三个比较组之间的共同49差异代谢物(图3B)，4个果实发育阶段的49种常见代谢物聚类热图如图3C。从图3C可以看出，大部分代谢物在青果期至红果期(33天)积累，在33天时达到峰值(图3C)。
图3甜樱桃果实不同发育阶段代谢产物积累的差异
此外，对DEMs进行KEGG通路分析，以确定显著富集的代谢通路。三个比较组中最显著富集的通路都涉及代谢途径和次生代谢物的生物合成(图4A-4C)。为了进一步研究甜樱桃发育过程中显著变化的代谢物，我们绘制了三个比较组中10个最显著富集代谢通路中显著差异的代谢物热图(图4D-4F)。除苯甲酸外，其他9种代谢物在10天的表达量显著高于25天(图4D)。对于33天vs40天，前10个DEMs在40天的表达均显著高于33天(图4F)。我们还