





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (16): 3655-3672.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.16.013
吴培景2(
), 苏玲1(
), 陈迎春1, 孟冬2, 杨清2, 张曼2, 周小苗2, 陶建敏3, 郑焕3, 李勃1, 宫磊1,3(
)
收稿日期:2026-04-25
接受日期:2026-06-26
出版日期:2026-08-16
发布日期:2026-08-17
通信作者:
联系方式:
吴培景,E-mail:wu15318838869@163.com。苏玲,E-mail:susulingzi@126.com。吴培景和苏玲为同等贡献作者。
基金资助:
WU PeiJing2(
), SU Ling1(
), CHEN YingChun1, MENG Dong2, YANG Qing2, ZHANG Man2, ZHOU XiaoMiao2, TAO JianMin3, ZHENG Huan3, LI Bo1, GONG Lei1,3(
)
Received:2026-04-25
Accepted:2026-06-26
Published:2026-08-16
Online:2026-08-17
摘要:
【目的】 研究红肉葡萄及其自交后代果肉类黄酮的基因表达及代谢组分差异,解析类黄酮生物合成的代谢积累特征并提供转录调控线索,为提高葡萄果实类黄酮含量及培育葡萄新品种提供理论基础。【方法】 以红肉葡萄新种质‘钟山红玉’(ZSHY)和自交后代‘南19’(N19)、‘南30’(N30),以及‘玫瑰香’(MGX)为试验材料,设置ZSHY_vs_MGX、N30_vs_ZSHY、N19_vs_MGX和N30_vs_N19四个组别,进行果肉类黄酮靶向代谢组学和转录组学(RNA-seq)检测,通过富集分析鉴定类黄酮代谢物积累、合成关键基因以及转录调控的网络。【结果】 基于类黄酮靶向代谢组学技术,检测出104种表达差异的类黄酮代谢物,并鉴定出62种显著差异的核心类黄酮代谢物,其中‘ZSHY’和‘N19’中黄酮醇、黄烷醇等多数代谢物积累量显著高于‘N30’和‘MGX’。KEGG通路富集分析显示差异代谢物显著富集于类黄酮生物合成相关通路,特别是花青素苷、黄酮与黄酮醇生物合成途径。转录组学分析共筛选到758个差异表达基因(DEGs),显著富集于类黄酮、苯丙烷类生物合成等通路。进一步鉴定出30个核心差异表达的类黄酮合成关键结构基因,其表达模式与类黄酮代谢物积累趋势基本一致,即在‘ZSHY’和‘N19’中表达量高,在‘N30’和‘MGX’中表达量低。此外,筛选出22个与类黄酮合成结构基因显著相关的转录因子,主要包括WRKY、MYB、ERF等家族。【结论】 红肉葡萄与其自交后代间存在显著的类黄酮代谢差异,‘ZSHY’和‘N19’果肉中类黄酮的较高积累与其合成通路关键结构基因的高表达密切相关,且转录因子可能对类黄酮合成基因具有调控作用。
吴培景, 苏玲, 陈迎春, 孟冬, 杨清, 张曼, 周小苗, 陶建敏, 郑焕, 李勃, 宫磊. 基于转录组与代谢组解析红肉葡萄及其自交后代果肉类黄酮积累特征[J]. 中国农业科学, 2026, 59(16): 3655-3672.
WU PeiJing, SU Ling, CHEN YingChun, MENG Dong, YANG Qing, ZHANG Man, ZHOU XiaoMiao, TAO JianMin, ZHENG Huan, LI Bo, GONG Lei. Integrative Transcriptomic and Metabolomic Analyses Reveal Flavonoid Accumulation Characteristics in the Flesh of Red-Fleshed Grape and Self-Pollinated Progenies[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(16): 3655-3672.
表1
引物序列"
| 基因Gene | 基因ID Gene ID | 引物序列Primers sequence (5′-3′) |
|---|---|---|
| Actin | — | F: CTTGGCTGATAGGCTGGCGAAG R: TCCACATCTGCTCAAAGGTGCTTAG |
| PAL | VIT_13s0019g04460 | F: ATGAGGTGAAGCGGATGGTG R: GCCTTTACTCCCTCTCTCGC |
| CYP73A4 | VIT_06s0004g08150 | F: AATCCTGGTGAACGCATGGT R: TTGGCCTCAACCTTGGACTC |
| 4CL2 | VIT_11s0052g01090 | F: CCAGATCATCTTCCGCTGCA R: GCCTTGCTTGATCCCCATCT |
| CHS | VIT_14s0068g00920 | F: CCAAAATCGAACGCCCACTC R: TGGAAATCAACCCTGGGACG |
| CHIL2 | VIT_13s0067g02870 | F: CAAGGGTTCACAGTACGGGG R: TCCAAAGCTTCCTCCTCCTCT |
| CHI | VIT_13s0067g03820 | F: TGGAGTCCATCATCGGCAAG R: TTCTCATCCCCAGCCTCCTT |
| HCT | VIT_11s0037g00440 | F: GCCTCTCCCATGATCAACCC R: GCGTTGCGAATCCTCTGAAC |
| CYP75B2 | VIT_17s0000g07210 | F: CCTCTACCACTTCCTCACGC R: GCCCATACGGAGATGCATGA |
| CYP75A1 | VIT_06s0009g02970 | F: TTATGGGGCAAGGTGGAAGC R: TTAACATCTCCGGCACCACC |
| DFR | VIT_18s0001g12800 | F: AATGAAATCGTGTGCTGCCG R: ACTCCAGCAGCTTTCATCGT |
| LDOX | VIT_02s0025g04720 | F: ATGGTGACTTCAGTGGCTCC R: GAACCTGAGGCCCTTCATCC |
| UFGT | VIT_16s0039g02230 | F: AATGGGAGGATGGTGGAGGA R: TAGGACCAACTGCCCTGTCT |
表2
RNA-Seq文库的质量和产量统计"
| 样品 Sample | 原始数据 Raw reads (M) | 过滤后数据 Clean reads (M) | 过滤后碱基总数 Clean bases (G) | 有效碱基百分比 Valid bases (%) | 碱基质量值 Q30 (%) | GC含量 GC content (%) | 特异比对率 Unique map (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MGX-1 | 44.82 | 44.71 | 6.70 | 99.77 | 97.94 | 46.24 | 86.00 |
| MGX-2 | 46.83 | 46.74 | 7.00 | 99.80 | 97.89 | 45.98 | 88.42 |
| MGX-3 | 45.39 | 45.27 | 6.78 | 99.73 | 97.95 | 46.56 | 86.93 |
| N30-1 | 46.26 | 46.12 | 6.90 | 99.71 | 97.99 | 46.26 | 86.66 |
| N30-2 | 46.78 | 46.68 | 6.99 | 99.79 | 97.86 | 46.32 | 85.48 |
| N30-3 | 46.69 | 46.56 | 6.97 | 99.72 | 97.96 | 46.35 | 86.81 |
| ZSHY-1 | 46.35 | 46.22 | 6.92 | 99.72 | 98.00 | 47.08 | 83.65 |
| ZSHY-2 | 46.29 | 46.14 | 6.91 | 99.68 | 98.02 | 46.56 | 86.76 |
| ZSHY-3 | 46.15 | 46.05 | 6.90 | 99.77 | 98.01 | 46.80 | 86.10 |
| N19-1 | 46.91 | 46.67 | 6.97 | 99.47 | 97.94 | 46.17 | 85.52 |
| N19-2 | 46.70 | 46.50 | 6.95 | 99.55 | 97.92 | 46.33 | 85.43 |
| N19-3 | 47.25 | 47.11 | 7.05 | 99.70 | 97.89 | 46.30 | 85.44 |
表3
类黄酮合成相关的差异表达基因"
| 基因名称 Gene name | 基因 Gene | 基因ID Gene ID | 数量 Count | 编号 KO ID |
|---|---|---|---|---|
| 苯丙氨酸解氨酶 Phenylalanine ammonia-lyase | PAL | VIT_13s0019g04460 | 1 | K10775 |
| 肉桂酸-4-羟化酶 Cinnamate-4-hydroxylase | CYP73A | VIT_06s0004g08150 | 1 | K00487 |
| 4-香豆酸辅酶A连接酶 4-coumarate coenzyme A ligase | 4CL2 | VIT_11s0052g01090; VIT_16s0039g02040 | 2 | K01904 |
| 查尔酮合成酶 Chalcone synthase | CHS | VIT_16s0022g01020; VIT_05s0136g00260; VIT_14s0068g00920; VIT_16s0022g01140; VIT_16s0022g01190; VIT_00s1492g00010; VIT_16s0022g01000 | 7 | K00660 |
| 查尔酮异构酶样蛋白 Chalcone-flavanone isomerase-related | CHIL2 | VIT_13s0067g02870 | 1 | K01859 |
| 查尔酮异构酶Chalcone isomerase | CHI | VIT_13s0067g03820 | 1 | K01859 |
| 莽草酸O-羟基肉桂酰转移酶 Shikimate O-hydroxycinnamoyltransferase | HCT | VIT_11s0037g00440 | 1 | K13065 |
| 黄烷酮3'羟化酶Flavonoid 3'- hydroxylase | CYP75B2 | VIT_17s0000g07200; VIT_17s0000g07210 | 2 | K05280 |
| 类黄酮3', 5'羟基化酶 Flavonoid 3', 5'-hydroxylase | CYP75A1 | VIT_06s0009g02970; VIT_06s0009g02840; VIT_06s0009g02860 | 3 | K13083 |
| CYP75A2 | VIT_06s0009g02830 | 1 | K13083 | |
| CYP75A3 | VIT_06s0009g02920; VIT_06s0009g02880; VIT_06s0009g02810 | 3 | K13083 | |
| 类黄酮 O-甲基转移酶 Flavonoid O-methyltransferase | FAOMT | VIT_01s0010g03510; VIT_01s0010g03470; IT_01s0010g03490; VIT_01s0010g03460 | 4 | K13272 |
| 二氢黄酮醇-4-还原酶 Dihydroflavonol 4-reductase | DFR | VIT_18s0001g12800 | 1 | K13802 |
| 无色花青素双加氧酶 Leucoanthocyanin dioxygenase | LDOX | VIT_02s0025g04720 | 1 | K05277 |
| UDP类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶 UDP flavonoid-3-O-glucosyltransferase | UFGT | VIT_16s0039g02230 | 1 | K12930 |
图8
转录因子与类黄酮合成途径基因表达相关性分析(A)及类黄酮合成途径基因启动子顺式作用元件分析(B) 1:60K蛋白结合位点;2:生长素响应元件;3:参与水杨酸响应性的顺式作用元件;4:参与脱落酸响应性的顺式作用元件;5:厌氧诱导所必需的顺式作用调控元件;6:参与昼夜节律调控的顺式作用调控元件;7:参与光响应性的顺式作用调控元件;8:参与胚乳表达的顺式调控元件;9:光响应元件;10:参与干旱诱导性的MYB结合位点;11:参与光响应性的保守DNA模块的组成部分;12:光响应元件的组成部分;13:光响应模块的组成部分;14:光响应模块的组成部分;15:参与光响应性的顺式作用元件;16:激发子介导的最大激活效应元件(2拷贝);17:MYBHv1结合位点;18:参与防御和胁迫响应性的顺式作用元件;19:参与生长素响应性的顺式作用调控元件;20:参与缺氧特异性诱导性的增强子样元件;21:赤霉素响应元件;22:参与细胞周期调控的顺式作用元件;23:参与低温响应性的顺式作用元件;24:参与茉莉酸甲酯响应性的顺式作用调控元件;25:与分生组织表达相关的顺式作用调控元件;26:创伤响应元件;27:参与赤霉素响应性的顺式作用元件;28:参与胚乳特异性负表达调控;29:参与光敏色素下调表达的顺式作用元件;30:参与光响应性的MYB结合位点;31:参与栅栏组织叶肉细胞分化的元件;32:参与类黄酮生物合成基因调控的MYB结合位点;33:参与玉米醇溶蛋白代谢调控的顺式作用调控元件;34:参与种子特异性调控的顺式作用调控元件。*:P<0.05;**:P<0.01;***:P<0.001"
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