百趣代谢组学文献解读-膜脂代谢对桃果实冷藏过程中冷害的影响

文章标题：Membrane lipid metabolism influences chilling injury during cold storageof peach fruit

发表期刊：Food Research International

影响因子：7.425

作者单位：浙江万里学院

百趣生物提供服务：发现代谢组学Standard-亲脂版

研究背景

湖景桃果是一种果肉坚硬、保质期短的水果，对低温（LT）敏感，易发生冷害（CI）。本研究发现桃果实中的CI在4℃条件下，通过上调脂质基因表达和促进PA积累，并且在4℃贮藏后期通过增加DAG、TAG和几个PC组分刺激保护机制，从而实现CI发生延迟。相比之下，0℃通过延缓脂质代谢基因和FAD基因表达上调，进而延缓磷脂降解和脂肪酸去饱和过程，并维持较高的PC和PE水平，最终延迟桃果实CI发生。本研究结果将为桃果实CI的机制提供新的视角，并为膜脂代谢介导的桃果实CI和耐冷性的转录调控机制奠定基础。-百趣代谢组学文献解读

研究结果
01温度对采后桃果实品质性状的影响

与4℃储存相比，桃子储存在0℃下，21天时有较低水平的MDA含量，14天时脯氨酸含量较高，H2O2含量在14天和21天时含量较高，但在储存28天和35天时含量较低。测定与CI相关的酶的活性发现，与4℃储存相比，在0℃下储存21天和28天时PPO活性较低，14天时CAT活性较低，但在21天时活性较高；储存21和35天时分别具有较低和较高水平的POD活性，在储存14天时SOD活性较高。

02低温贮藏早期和晚期桃果实膜脂成分的分布

在NEG离子和POS离子模式下进行主成分分析（PCA）和有效的潜在结构判别分析（OPLS-DA）表明LT改变了桃子的脂类代谢谱。

进一步分析LT贮藏桃果实中差异脂质代谢产物的分布发现，与新鲜收获的水果相比，LT贮藏水果中以负模式显著变化的脂质代谢物为PA、PC、PE、PG、PI、DGDG和MGDG（图1a、b、c、d）；而在POS模式下的是PC、PE、DGDG、MGDG、DAG和TAG（图1e、f、g、h）。

百趣代谢组学文献解读，总体分析表明，与新鲜桃果实比较，0℃贮藏的脂质成分调节范围低于4℃存储。在4℃和0℃下储存的桃果实在NEG和POS模式下发生显着变化的脂质成分是PA、PC、PE、DAG和TAG。说明这些脂质成分可能在桃果实对冷胁迫的反应中发挥重要作用。

图1. 在低温贮藏的桃果中，NEG和POS电离模式下累积的脂质组分的上调和下调数量的变化（0℃和4℃）

03温度引起的累积脂质成分的倍数变化

差异倍数的显着性表明了在0℃和4℃储存的水果中某种脂质成分受到了调节。在受4℃和0℃差异调节的脂质中，PA (18:3–18:3) 在4℃贮藏14天和35天的桃果实中水平显着增加（倍数变化分别为3.896454和3.457603）。在4℃贮藏35天的桃果实中，所有DAG和TAG成分的含量均显着增加，尤其是DAG（15:0-18:2）和TAG（12:1-12:1–12:1)，其最大倍数变化分别为15.476352和69.466935。

图2. 三个重复样品中LT诱导的桃果实峰面积丰度的热图分析

04温度引起的累积脂质组分的酰基链双键数的变化

统计低温贮藏后桃果实脂肪成分酰基链上的双键数目。结果表明桃果实在0℃和4℃贮藏14天和35天时，与新鲜的桃相比，含量增加的脂质成分在其酰基链上具有不同数量的双键。除TAG（17:0–17:0–17:0）外，在LT贮藏的果实中，所有脂质成分的不饱和度均显著增加。随着存储时间的增加，4℃贮藏显著诱导大多数脂质成分的不饱和，而0℃储存仅导致少数脂质组分不饱和，且双键数量较少。

05低温贮藏早期和晚期桃果实膜脂成分峰面积丰度的变化

利用脂质组分峰面积丰度的三个重复进行热图分析（图2）。发现新鲜桃果实中各脂质成分的峰面积丰度较低。在LT储存14天时，磷脂组分的峰面积丰度增加。在0℃和4℃储存下，相同磷脂成分的增加水平相似，而不同磷脂成分的水平显著不同。百趣代谢组学文献解读，在储存35天时，桃果实在0℃的大多数磷脂组分的峰面积丰度增加。相比之下，桃果实在4℃大多数磷脂成分的峰面积丰富度显著降低。此外，4℃储存35天时，DAG和TAG组分水平增加。

06温度诱导的膜脂代谢相关基因表达水平的变化

研究LT贮藏桃果实中与膜脂代谢相关的选定基因的相对表达水平。结果表明，贮藏14天时，与储存在0℃相比，在4℃的桃果实具有更高的PpDGK1/2/4/5, PpPLDα4, PpPLDζ1等的表达水平（图3和图4）。在储存35天时，桃果实在0℃具有较高的PpDGK1/4/5、PpNS-PLC1、PpPI-PLC2/6等基因的表达水平，PpNS-PLC2/3等基因表达水平较低（图3和图4）。研究了参与脂肪酸去饱和过程的基因的表达调控（图5），发现在贮藏14天时，4℃具有更高的PpFAD2/3/4/8.1/8.3表达水平。百趣代谢组学文献解读，在35天的储藏期，在0℃的水果具有更高的PpFAD2/4表达水平，表明与4℃储存相比，0℃储存延迟了脂肪酸去饱和酶基因的上调。

图3. 与PA累积相关的基因的表达

图4. PpDGAT2、PpPDAT1、PpDGD1/2和PpMGD1/2的表达式

图5. 负责脂肪酸去饱和过程的PpFAD基因的表达

建立模型显示膜脂代谢影响桃果实冷藏期间的冷害（图6）。4℃贮藏通过上调贮藏早期膜脂代谢相关基因促进PA的积累并诱导CI的发生。百趣代谢组学文献解读，随着CI水平的升高，桃果实的DAG、TAG和几种PC成分的含量、FAD基因的表达量、脂肪酸不饱和度的水平升高，为桃果实抵抗LT胁迫提供了保护机制。0℃储存延缓了膜脂代谢相关基因的上调和磷脂降解过程，维持了较高水平的PC和PE，同时延缓了DAG和TAG的积累，上调FAD的表达以及脂肪酸不饱和的过程。这些结果表明，与4℃相比，0℃储存延迟了桃果实CI症状的发生。

图6. 显示膜脂代谢影响桃果实冷藏期间的冷害的模型

文/阿趣代谢组学

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