代謝組學文獻分享：膜脂代謝對桃果實冷藏過程中冷害的影響
文章標題：Membrane lipid metabolism influences chilling injury during cold storageof peach fruit
發(fā)表期刊：Food Research International
影響因子：7.425
作者單位：浙江萬里學院
百趣提供服務：發(fā)現代謝組學Standard-親脂版
研究背景
湖景桃果是一種果肉堅硬、保質期短的水果，對低溫（LT）敏感，易發(fā)生冷害（CI）。代謝組學分享，本研究發(fā)現桃果實中的CI在4℃條件下，通過上調脂質基因表達和促進PA積累，并且在4℃貯藏后期通過增加DAG、TAG和幾個PC組分刺激保護機制，從而實現CI發(fā)生延遲。
相比之下，0℃通過延緩脂質代謝基因和FAD基因表達上調，進而延緩磷脂降解和脂肪酸去飽和過程，并維持較高的PC和PE水平，最終延遲桃果實CI發(fā)生。代謝組學分享，本研究結果將為桃果實CI的機制提供新的視角，并為膜脂代謝介導的桃果實CI和耐冷性的轉錄調控機制奠定基礎。
研究結果
1.溫度對采后桃果實品質性狀的影響
與4℃儲存相比，桃子儲存在0℃下，21天時有較低水平的MDA含量，14天時脯氨酸含量較高，H2O2含量在14天和21天時含量較高，但在儲存28天和35天時含量較低。代謝組學分享，測定與CI相關的酶的活性發(fā)現，與4℃儲存相比，在0℃下儲存21天和28天時PPO活性較低，14天時CAT活性較低，但在21天時活性較高；儲存21和35天時分別具有較低和較高水平的POD活性，在儲存14天時SOD活性較高。
2.低溫貯藏早期和晚期桃果實膜脂成分的分布
在NEG離子和POS離子模式下進行主成分分析（PCA）和有效的潛在結構判別分析（OPLS-DA）表明LT改變了桃子的脂類代謝譜。
進一步分析LT貯藏桃果實中差異脂質代謝產物的分布發(fā)現，與新鮮收獲的水果相比，LT貯藏水果中以負模式顯著變化的脂質代謝物為PA、PC、PE、PG、PI、DGDG和MGDG（圖1a、b、c、d）；而在POS模式下的是PC、PE、DGDG、MGDG、DAG和TAG（圖1e、f、g、h）。
總體分析表明，與新鮮桃果實比較，0℃貯藏的脂質成分調節(jié)范圍低于4℃存儲。在4℃和0℃下儲存的桃果實在NEG和POS模式下發(fā)生顯著變化的脂質成分是PA、PC、PE、DAG和TAG。說明這些脂質成分可能在桃果實對冷脅迫的反應中發(fā)揮重要作用。
圖1. 在低溫貯藏的桃果中，NEG和POS電離模式下累積的脂質組分的上調和下調數量的變化（0℃和4℃）
3.溫度引起的累積脂質成分的倍數變化
差異倍數的顯著性表明了在0℃和4℃儲存的水果中某種脂質成分受到了調節(jié)。在受4℃和0℃差異調節(jié)的脂質中，PA (18:3–18:3) 在4℃貯藏14天和35天的桃果實中水平顯著增加（倍數變化分別為3.896454和3.457603）。代謝組學分享，在4℃貯藏35天的桃果實中，所有DAG和TAG成分的含量均顯著增加，尤其是DAG（15:0-18:2）和TAG（12:1-12:1–12:1)，其最大倍數變化分別為15.476352和69.466935。
圖2. 三個重復樣品中LT誘導的桃果實峰面積豐度的熱圖分析
4.溫度引起的累積脂質組分的�；滊p鍵數的變化
統(tǒng)計低溫貯藏后桃果實脂肪成分�；溕系碾p鍵數目。結果表明桃果實在0℃和4℃貯藏14天和35天時，與新鮮的桃相比，含量增加的脂質成分在其酰基鏈上具有不同數量的雙鍵。除TAG（17:0–17:0–17:0）外，在LT貯藏的果實中，所有脂質成分的不飽和度均顯著增加。代謝組學分享，隨著存儲時間的增加，4℃貯藏顯著誘導大多數脂質成分的不飽和，而0℃儲存僅導致少數脂質組分不飽和，且雙鍵數量較少。
5.低溫貯藏早期和晚期桃果實膜脂成分峰面積豐度的變化
利用脂質組分峰面積豐度的三個重復進行熱圖分析（圖2）。發(fā)現新鮮桃果實中各脂質成分的峰面積豐度較低。在LT儲存14天時，磷脂組分的峰面積豐度增加。代謝組學分享，在0℃和4℃儲存下，相同磷脂成分的增加水平相似，而不同磷脂成分的水平顯著不同。在儲存35天時，桃果實在0℃的大多數磷脂組分的峰面積豐度增加。相比之下，桃果實在4℃大多數磷脂成分的峰面積豐富度顯著降低。此外，4℃儲存35天時，DAG和TAG組分水平增加。
6.溫度誘導的膜脂代謝相關基因表達水平的變化
研究LT貯藏桃果實中與膜脂代謝相關的選定基因的相對表達水平。結果表明，貯藏14天時，與儲存在0℃相比，在4℃的桃果實具有更高的PpDGK1/2/4/5, PpPLDα4, PpPLDζ1等的表達水平（圖3和圖4）。
在儲存35天時，桃果實在0℃具有較高的PpDGK1/4/5、PpNS-PLC1、PpPI-PLC2/6等基因的表達水平，PpNS-PLC2/3等基因表達水平較低（圖3和圖4）。代謝組學分享，研究了參與脂肪酸去飽和過程的基因的表達調控（圖5），發(fā)現在貯藏14天時，4℃具有更高的PpFAD2/3/4/8.1/8.3表達水平。在35天的儲藏期，在0℃的水果具有更高的PpFAD2/4表達水平，表明與4℃儲存相比，0℃儲存延遲了脂肪酸去飽和酶基因的上調。
圖3. 與PA累積相關的基因的表達
圖4. PpDGAT2、PpPDAT1、PpDGD1/2和PpMGD1/2的表達式
圖5. 負責脂肪酸去飽和過程的PpFAD基因的表達
建立模型顯示膜脂代謝影響桃果實冷藏期間的冷害（圖6）。4℃貯藏通過上調貯藏早期膜脂代謝相關基因促進PA的積累并誘導CI的發(fā)生。隨著CI水平的升高，桃果實的DAG、TAG和幾種PC成分的含量、FAD基因的表達量、脂肪酸不飽和度的水平升高，為桃果實抵抗LT脅迫提供了保護機制。代謝組學分享，0℃儲存延緩了膜脂代謝相關基因的上調和磷脂降解過程，維持了較高水平的PC和PE，同時延緩了DAG和TAG的積累，上調FAD的表達以及脂肪酸不飽和的過程。這些結果表明，與4℃相比，0℃儲存延遲了桃果實CI癥狀的發(fā)生。
圖6. 顯示膜脂代謝影響桃果實冷藏期間的冷害的模型
