中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (12): 2424-2438.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.12.012
高成安1,2(), 万红建2, 叶青静2, 程远2, 刘晨旭2(
), 何勇1(
)
收稿日期:
2023-11-14
接受日期:
2024-04-28
出版日期:
2024-06-25
发布日期:
2024-06-25
通信作者:
联系方式:
高成安,E-mail:gaochengan987@126.com。
基金资助:
GAO ChengAn1,2(), WAN HongJian2, YE QingJing2, CHENG Yuan2, LIU ChenXu2(
), HE Yong1(
)
Received:
2023-11-14
Accepted:
2024-04-28
Published:
2024-06-25
Online:
2024-06-25
摘要:
【目的】 辣椒是我国广泛栽培的蔬菜作物,根据栽培类型可分为加工型与鲜食型。本研究鉴定并比较加工型和鲜食型辣椒在绿熟期和红熟期果实中的代谢物,为阐明加工型和鲜食型辣椒果实之间的代谢和品质差异提供理论基础。【方法】 以加工型辣椒P059和鲜食型辣椒F270两个品种的绿熟期和红熟期果实为样本,通过液相色谱质谱联用技术(LC-MS)和多元统计学等方法鉴定并比较差异代谢物。【结果】 加工型辣椒P059和鲜食型辣椒F270的绿熟期和红熟期果实中共检测到1 465种代谢物,这些代谢物被分为多种类别,包括脂类、氨基酸和萜类等。对两种类型辣椒相同成熟期的代谢物进行比较分析,发现P059红熟期和绿熟期果实中的脂类物质都显著高于相同成熟阶段的F270,如亚油酸通路(map00591)的亚油酸和9,10-二羟基-12-十八碳烯酸在P059中的含量是F270的两倍多。两种类型辣椒的绿熟期果实中,P059中亚精胺含量更高,是F270的2倍多;而F270高香草酸含量更高,是P059的2.93倍。对于红熟期果实,P059的辣椒素含量是F270的5.74倍;而F270中脯氨酸含量是P059的2.47倍。此外,对两种类型辣椒成熟过程中的差异代谢物进行比较分析,发现精氨酸和脯氨酸代谢通路(map00330)中的N-氨甲酰腐胺仅在P059成熟过程中存在差异,红熟期含量是绿熟期的2倍以上,而在F270中无显著差异;维生素A含量则仅在F270成熟过程中存在显著差异,其含量在红熟期上升幅度达277%。柠檬酸和脱落酸在P059和F270成熟过程中均显著上调(P059红熟期分别是绿熟期的1.7倍和8.4倍;F270红熟期中分别是绿熟期的1.7倍和12倍),而13-羟基-9,11-十八碳二烯酸在两种类型辣椒成熟过程中的变化趋势不同,其在P059中上调约300%,而在F270中显著降低。【结论】 根据脂类、氨基酸类、维生素和有机酸等多种差异代谢物可以区分两种类型辣椒。此外,本研究还揭示了柠檬酸、脱落酸、13-羟基-9,11-十八碳二烯酸等特定代谢产物在两种类型辣椒果实成熟过程中的变化趋势。
高成安, 万红建, 叶青静, 程远, 刘晨旭, 何勇. 加工型/鲜食型辣椒不同成熟期果实比较代谢组学分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(12): 2424-2438.
GAO ChengAn, WAN HongJian, YE QingJing, CHENG Yuan, LIU ChenXu, HE Yong. Identification and Comparative Analysis of Processed/Fresh-Eating Chili Pepper Fruits at Different Maturation Stages by Metabolomics[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(12): 2424-2438.
表1
加工型P059和鲜食型F270辣椒果实中代谢物分类与数量表"
物质类别 Classification of compound | P059 | F270 | ||
---|---|---|---|---|
绿熟期MG | 红熟期MR | 绿熟期MG | 红熟期MR | |
萜类 Terpenoids | 266 | 267 | 267 | 265 |
脂类 Lipids | 240 | 240 | 239 | 238 |
碳水化合物及其衍生物 Carbohydrates and derivatives | 143 | 143 | 141 | 139 |
黄酮类 Flavonoids | 95 | 96 | 96 | 96 |
酚酸类及其衍生物 Phenolic acids and derivatives | 80 | 80 | 80 | 79 |
氨基酸及其衍生物 Amino acids and derivatives | 70 | 70 | 70 | 70 |
甾体及其衍生物 Steroids and steroid derivatives | 65 | 66 | 66 | 65 |
有机酸及其衍生物 Organic acids and derivatives | 42 | 42 | 42 | 42 |
香豆素类及其衍生物 Coumarins and derivatives | 26 | 26 | 26 | 26 |
木脂素类及其衍生物 Lignans and derivatives | 20 | 20 | 20 | 20 |
生物碱及其衍生物 Alkaloids and derivatives | 20 | 20 | 20 | 20 |
核苷酸及其衍生物 Nucleotides and derivatives | 16 | 16 | 16 | 16 |
吲哚及其衍生物 Indoles and derivatives | 15 | 15 | 15 | 15 |
维生素类 Vitamins | 9 | 9 | 9 | 9 |
芪类 Stilbenes | 9 | 9 | 9 | 9 |
醌类 Quinones | 9 | 9 | 8 | 9 |
鞣质 Tannins | 1 | 1 | 1 | 1 |
其他类 Others | 331 | 334 | 332 | 333 |
总代谢物 Total metabolites | 1457 | 1463 | 1457 | 1452 |
表2
仅在P059MG vs P059MR分组中且丰度最高的差异代谢物"
化合物名称 Compound name | 物质分类 Classification of metabolites | 变化倍数Fold change | 比较组Comparision group |
---|---|---|---|
P059MG/P059MR | P059MG vs P059MR | ||
3-氧代-2-(2-戊烯基)环戊新辛酸 3-Oxo-2-(2-entenyl) cyclopentaneoctanoic acid | 脂类 Lipids | 0.28 | 上调Up |
N-乙酰-L-谷氨酸5-半醛 N-Acetyl-L-glutamate 5-semialdehyde | 氨基酸及其衍生物Amino acids and derivatives | 0.38 | 上调Up |
N-氨甲酰腐胺 N-Carbamoylputrescine | 有机酸及其衍生物Organic acids and derivatives | 0.48 | 上调Up |
N-α-乙酰-L-瓜氨酸 N-alpha-Acetyl-L-citrulline | 氨基酸及其衍生物Amino acids and derivatives | 0.49 | 上调Up |
D-4-羟基-2-酮戊二酸D-4-Hydroxy-2-oxoglutarate | 有机酸及其衍生物 Organic acids and derivatives | 2.27 | 下调Down |
L-4-羟基谷氨酸半醛L-4-Hydroxyglutamate semialdehyde | 氨基酸及其衍生物 Amino acids and derivatives | 2.69 | 下调Down |
(3R,5S)-1-吡咯啉-3-羟基-5-羧酸 (3R,5S)-1-pyrroline-3-hydroxy-5-carboxylic acid | 氨基酸及其衍生物 Amino acids and derivatives | 3.45 | 下调Down |
4-胍基丁酸 4-Guanidinobutanoic acid | 氨基酸及其衍生物 Amino acids and derivatives | 3.64 | 下调Down |
氧化谷胱甘肽 Oxidized glutathione | 氨基酸及其衍生物 Amino acids and derivatives | 3.87 | 下调Down |
9-氧代壬酸 9-Oxo-nonanoic acid | 脂类 Lipids | 4.17 | 下调Down |
表3
仅在F270MG vs F270MR分组中且丰度最高的差异代谢物"
化合物名称 Compound name | 物质分类 Classification of metabolites | 变化倍数Fold change | 比较组Comparison group |
---|---|---|---|
F270MG/F270MR | F270MG vs F270MR | ||
L-天门冬氨酸 L-Aspartic acid | 氨基酸及其衍生物 Amino acids and derivatives | 0.22 | 上调Up |
维生素A Vitamin A | 维生素类 Vitamins | 0.26 | 上调Up |
恶辛酸 Oxoadipic acid | 有机酸及其衍生物 Organic acids and derivatives | 0.28 | 上调Up |
3,4-二氢-2H-1-苯并吡喃-2-酮 3,4-Dihydro-2H-1-benzopyran-2-one | 香豆素类及其衍生物 Coumarins and derivatives | 0.39 | 上调Up |
4-羟基苯甲酸 4-Hydroxybenzoic acid | 酚酸类及其衍生物 Phenolic acids and derivatives | 0.46 | 上调Up |
1-O-芥子油基-β-D-葡萄糖 1-O-Sinapoyl-beta-D-glucose | 酚酸类及其衍生物 Phenolic acids and derivatives | 0.47 | 上调Up |
4-羟基苯丙酮酸 4-Hydroxyphenylpyruvic acid | 有机酸及其衍生物 Organic acids and derivatives | 2.16 | 下调Down |
(R)-香芹酮 (R)-Carvone | 萜类 Terpenoids | 4.75 | 下调Down |
薄荷醇 Menthol | 萜类 Terpenoids | 5.00 | 下调Down |
普利根 Pulegone | 萜类 Terpenoids | 5.26 | 下调Down |
表4
P059MG vs P059MR和F270MG vs F270MR共有差异代谢物"
化合物名称 Compound name | 物质分类 Classification of metabolites | 变化倍数Fold change | 比较组 Comparison group | ||
---|---|---|---|---|---|
P059 | F270 | P059 | F270 | ||
MG/MR | MG vs MR | ||||
11,12-迪赫特 11,12-DiHETrE | 脂类 Lipids | 0.01 | 0.01 | 上调Up | 上调Up |
8-异前列腺素F2a 8-Isoprostaglandin F2a | 脂类 Lipids | 0.03 | 0.03 | 上调Up | 上调Up |
二氢玉米素-O-葡萄糖苷 Dihydrozeatin-O-glucoside | 脂类 Lipids | 0.02 | 0.05 | 上调Up | 上调Up |
(S)-脱落酸 (S)-Abscisic acid | 萜类 Terpenoids | 0.07 | 0.06 | 上调Up | 上调Up |
脱落酸 Abscisic acid | 萜类 Terpenoids | 0.12 | 0.08 | 上调Up | 上调Up |
顺式玉米素O-葡萄糖苷 Cis-Zeatin O-glucoside | 脂类 Lipids | 0.14 | 0.20 | 上调Up | 上调Up |
12,13-EpOME | 脂类 Lipids | 0.11 | 0.28 | 上调Up | 上调Up |
5(S)-羟化二十烷四烯酸 5-hete | 脂类 Lipids | 0.20 | 0.34 | 上调Up | 上调Up |
(顺)乌头酸 Cis-Aconitic acid | 有机酸及其衍生物 Organic acids and derivatives | 0.28 | 0.38 | 上调Up | 上调Up |
反乌头酸 Trans-Aconitic acid | 有机酸及其衍生物 Organic acids and derivatives | 0.32 | 0.42 | 上调Up | 上调Up |
脱氢抗坏血酸 Dehydroascorbic acid | 其他类 Others | 0.78 | 0.73 | 上调Up | 上调Up |
二酮果酸 Diketogulonic acid | 碳水化合物及其衍生物 Carbohydrates and derivatives | 0.35 | 0.47 | 上调Up | 上调Up |
柠檬酸 Citric acid | 有机酸及其衍生物 Organic acids and derivatives | 0.49 | 0.49 | 上调Up | 上调Up |
酮戊二酸 Oxoglutaric acid | 有机酸及其衍生物 Organic acids and derivatives | 0.46 | 0.49 | 上调Up | 上调Up |
(10E,12Z)-(9S)-9-氢过氧十八碳-10,12-二烯酸 (10E,12Z)-(9S)-9-Hydroperoxyoctadeca-10,12-dienoic acid | 脂类 Lipids | 4.55 | 2.62 | 下调Down | 下调Down |
α-二吗啉酸 Alpha-Dimorphecolic acid | 脂类 Lipids | 3.52 | 6.72 | 下调Down | 下调Down |
8(R)-氢过氧基亚油酸 8(R)-Hydroperoxylinoleic acid | 脂类 Lipids | 5.64 | 7.13 | 下调Down | 下调Down |
9,12,13-TriHOME | 脂类 Lipids | 20.00 | 17.33 | 下调Down | 下调Down |
13(s)-羟基-9z,11e-十八二烯酸 13-hode | 脂类 Lipids | 0.25 | 3.16 | 上调Up | 下调Down |
[1] |
|
[2] |
邹学校, 马艳青, 戴雄泽, 李雪峰, 杨莎. 辣椒在中国的传播与产业发展. 园艺学报, 2020, 47(9): 1715-1726.
|
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2020-0103 |
|
[3] |
doi: 10.1080/10408398509527412 pmid: 3899517 |
[4] |
向家勇, 杨莎, 梁成亮, 陈文超, 李雪峰, 欧立军, 戴雄泽, 马艳青, 邹学校, 张竹青. 鲜食青椒果实的品质性状分析与评价. 湖南农业大学学报(自然科学版), 2023, 49(4): 436-441.
|
|
|
[5] |
廖芳芳, 胡明文, 朱文超, 苏丹, 白立伟, 陈林. 鲜食型辣椒新品种‘辣研201’. 园艺学报, 2023, 50(S1): 67-68.
|
|
|
[6] |
王春勇, 王耐红, 闫颖, 李贺, 关怡卉, 金晓蕾, 孙逊. 17个鲜加工型辣椒品种农艺性状分析. 种子, 2023, 42(7): 57-63.
|
|
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
王楠艺, 付文婷, 吴迪, 涂祥敏, 杨万荣, 何建文. 辣椒品质研究进展. 江苏农业科学, 2022, 50(16): 21-27.
|
|
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
doi: 10.1093/nar/gku993 pmid: 25336622 |
[15] |
|
[16] |
|
[17] |
doi: 10.1126/science.1112614 pmid: 16469919 |
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
|
[21] |
张晓宁, 李彩朝, 金威恒, 叶正, 张雨, 李林, 舒黄英, 郝园园, 汪志伟. 中国辣椒(Capsicum chinense)果色转变的比较代谢组分析. 分子植物育种, 2023, 21(5): 1701-1708.
|
|
|
[22] |
谭华强, 铁曼曼, 李丽平, 鲁荣海, 潘绍坤, 唐有万. 紫色辣椒HN191与二荆条的比较代谢组分析. 食品科学, 2023, 44(22): 304-312.
doi: 10.7506/spkx1002-6630-20230320-194 |
doi: 10.7506/spkx1002-6630-20230320-194 |
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
doi: 10.1007/s00299-013-1399-0 pmid: 23471417 |
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
程远, 万红建, 姚祝平, 叶青静, 王荣青, 杨悦俭, 周国治, 阮美颖. 不同品种樱桃番茄氨基酸组成及风味分析. 核农学报, 2019, 33(11): 2177-2185.
doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2019.11.2177 |
doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2019.11.2177 |
|
[32] |
doi: 10.1007/s00726-010-0525-3 pmid: 20204435 |
[33] |
doi: 10.3389/fpls.2015.00534 pmid: 26284079 |
[34] |
|
[35] |
|
[36] |
|
[37] |
|
[38] |
|
[39] |
|
[40] |
doi: 10.5650/jos.ess17156 pmid: 29238032 |
[41] |
doi: 10.1093/jxb/eru204 pmid: 24821949 |
[42] |
|
[43] |
doi: 10.1111/pbi.12563 pmid: 27005823 |
[44] |
doi: 10.1021/jf061457g pmid: 16939347 |
[1] | 谢倩, 江来, 丁明月, 刘玲玲, 陈清西. 基于感官评价的橄榄鲜食品质差异代谢组分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(2): 363-378. |
[2] | 齐晓雨, 孔小平, 周红伟, 严湘萍. 基于广靶代谢组学分析胡萝卜萜类代谢产物差异[J]. 中国农业科学, 2024, 57(16): 3250-3263. |
[3] | 曾艳鑫, 宫昊楠, 由春香, 卢景生, 高文胜, 王小非. 不同砧木对多主干树形‘瑞香红’苹果幼树树体生长及果实品质的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(14): 2847-2861. |
[4] | 生弘杰, 卢素文, 郑暄昂, 贾海锋, 房经贵. 基于广泛靶向代谢组学的葡萄种子代谢物鉴定与比较分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(7): 1359-1376. |
[5] | 王子盾, 王辉, 冯郁晨, 张学良, 闫雷玉, 刘小杰, 赵政阳. 不同颜色育果袋对‘瑞雪’苹果果实品质的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(4): 729-740. |
[6] | 邹金鹏, 岳浩峰, 李海笑, 刘峥, 刘宁, 曹志艳, 董金皋. 基于非靶向代谢组学分析StLAC2和StLAC6差异影响玉米大斑病菌的机制[J]. 中国农业科学, 2023, 56(16): 3110-3223. |
[7] | 石莹, 陈思怡, 曾译可, 唐俊, 李迪平, 李国敬, 黄先彪, 李春龙, 谢宗周, 刘继红. 套袋提升椪柑果实品质的作用机制[J]. 中国农业科学, 2023, 56(14): 2776-2786. |
[8] | 陈志敏, 陈晓林, 谭振华, 陈兆星, 谌丹丹, 马岩岩, 郑永强, 易时来, 吕强, 谢让金. 不同产区纽荷尔脐橙橘园果实综合品质评价与适宜区域筛选[J]. 中国农业科学, 2023, 56(10): 1949-1965. |
[9] | 吕馨宁,王玥,贾润普,王胜男,姚玉新. 不同温度下褪黑素处理对‘阳光玫瑰'葡萄采后品质的影响[J]. 中国农业科学, 2022, 55(7): 1411-1422. |
[10] | 宋江涛,谌丹丹,公旭晨,商祥明,李春龙,蔡永喜,岳建平,王帅玲,张卜芬,谢宗周,刘继红. 人工疏果对‘爱媛28’橘橙果实糖酸含量及代谢基因表达的影响[J]. 中国农业科学, 2022, 55(23): 4688-4701. |
[11] | 王爱华,马红叶,李荣飞,杨仕品,乔荣,钟霈霖. 凤梨草莓与黄毛草莓种间杂种果实香气成分的代谢谱分析[J]. 中国农业科学, 2021, 54(5): 1043-1054. |
[12] | 张桂云,朱静雯,孙明法,严国红,刘凯,宛柏杰,代金英,朱国永. 盐胁迫条件下长白10号水稻籽粒中差异代谢物的分析[J]. 中国农业科学, 2021, 54(4): 675-683. |
[13] | 袁平丽,何楠,赵胜杰,路绪强,朱红菊,刁卫楠,龚成胜,MUHAMMAD Jawad Umer,刘文革. 籽瓜、黏籽和普通西瓜的果实代谢组比较[J]. 中国农业科学, 2021, 54(19): 4179-4195. |
[14] | 孙永波,王亚,萨仁娜,张宏福. GC-MS分析慢性氨气应激对肉鸡血清代谢物的影响[J]. 中国农业科学, 2020, 53(8): 1688-1698. |
[15] | 戴宇樵,吕才有,何鲁南,易超,刘学艳,黄雯,陈加敏. 基于代谢组学的‘云抗10号’晒青茶加工过程代谢物变化[J]. 中国农业科学, 2020, 53(2): 357-370. |
|