文章標(biāo)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(wàn)里學(xué)院
百趣提供服務(wù)：發(fā)現(xiàn)代謝組學(xué)Standard-親脂版
代謝組學(xué)分享-研究背景
湖景桃果是一種果肉堅(jiān)硬、保質(zhì)期短的水果，對(duì)低溫（LT）敏感，易發(fā)生冷害（CI）。代謝組學(xué)分享，本研究發(fā)現(xiàn)桃果實(shí)中的CI在4℃條件下，通過(guò)上調(diào)脂質(zhì)基因表達(dá)和促進(jìn)PA積累，并且在4℃貯藏后期通過(guò)增加DAG、TAG和幾個(gè)PC組分刺激保護(hù)機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)CI發(fā)生延遲。
相比之下，0℃通過(guò)延緩脂質(zhì)代謝基因和FAD基因表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而延緩磷脂降解和脂肪酸去飽和過(guò)程，并維持較高的PC和PE水平，最終延遲桃果實(shí)CI發(fā)生。代謝組學(xué)分享，本研究結(jié)果將為桃果實(shí)CI的機(jī)制提供新的視角，并為膜脂代謝介導(dǎo)的桃果實(shí)CI和耐冷性的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制奠定基礎(chǔ)。
代謝組學(xué)分享-研究結(jié)果
1.溫度對(duì)采后桃果實(shí)品質(zhì)性狀的影響
與4℃儲(chǔ)存相比，桃子儲(chǔ)存在0℃下，21天時(shí)有較低水平的MDA含量，14天時(shí)脯氨酸含量較高，H2O2含量在14天和21天時(shí)含量較高，但在儲(chǔ)存28天和35天時(shí)含量較低。代謝組學(xué)分享，測(cè)定與CI相關(guān)的酶的活性發(fā)現(xiàn)，與4℃儲(chǔ)存相比，在0℃下儲(chǔ)存21天和28天時(shí)PPO活性較低，14天時(shí)CAT活性較低，但在21天時(shí)活性較高；儲(chǔ)存21和35天時(shí)分別具有較低和較高水平的POD活性，在儲(chǔ)存14天時(shí)SOD活性較高。
2.低溫貯藏早期和晚期桃果實(shí)膜脂成分的分布
在NEG離子和POS離子模式下進(jìn)行主成分分析（PCA）和有效的潛在結(jié)構(gòu)判別分析（OPLS-DA）表明LT改變了桃子的脂類代謝譜。
代謝組學(xué)分享，進(jìn)一步分析LT貯藏桃果實(shí)中差異脂質(zhì)代謝產(chǎn)物的分布發(fā)現(xiàn)，與新鮮收獲的水果相比，LT貯藏水果中以負(fù)模式顯著變化的脂質(zhì)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(shí)比較，0℃貯藏的脂質(zhì)成分調(diào)節(jié)范圍低于4℃存儲(chǔ)。在4℃和0℃下儲(chǔ)存的桃果實(shí)在NEG和POS模式下發(fā)生顯著變化的脂質(zhì)成分是PA、PC、PE、DAG和TAG。說(shuō)明這些脂質(zhì)成分可能在桃果實(shí)對(duì)冷脅迫的反應(yīng)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(zhì)組分的上調(diào)和下調(diào)數(shù)量的變化（0℃和4℃）
3.溫度引起的累積脂質(zhì)成分的倍數(shù)變化
差異倍數(shù)的顯著性表明了在0℃和4℃儲(chǔ)存的水果中某種脂質(zhì)成分受到了調(diào)節(jié)。在受4℃和0℃差異調(diào)節(jié)的脂質(zhì)中，PA (18:3–18:3) 在4℃貯藏14天和35天的桃果實(shí)中水平顯著增加（倍數(shù)變化分別為3.896454和3.457603）。代謝組學(xué)分享，在4℃貯藏35天的桃果實(shí)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(shù)變化分別為15.476352和69.466935。
圖2. 三個(gè)重復(fù)樣品中LT誘導(dǎo)的桃果實(shí)峰面積豐度的熱圖分析
4.溫度引起的累積脂質(zhì)組分的?；滊p鍵數(shù)的變化
統(tǒng)計(jì)低溫貯藏后桃果實(shí)脂肪成分酰基鏈上的雙鍵數(shù)目。結(jié)果表明桃果實(shí)在0℃和4℃貯藏14天和35天時(shí)，與新鮮的桃相比，含量增加的脂質(zhì)成分在其?；溕暇哂胁煌瑪?shù)量的雙鍵。除TAG（17:0–17:0–17:0）外，在LT貯藏的果實(shí)中，所有脂質(zhì)成分的不飽和度均顯著增加。代謝組學(xué)分享，隨著存儲(chǔ)時(shí)間的增加，4℃貯藏顯著誘導(dǎo)大多數(shù)脂質(zhì)成分的不飽和，而0℃儲(chǔ)存僅導(dǎo)致少數(shù)脂質(zhì)組分不飽和，且雙鍵數(shù)量較少。
5.低溫貯藏早期和晚期桃果實(shí)膜脂成分峰面積豐度的變化
利用脂質(zhì)組分峰面積豐度的三個(gè)重復(fù)進(jìn)行熱圖分析（圖2）。發(fā)現(xiàn)新鮮桃果實(shí)中各脂質(zhì)成分的峰面積豐度較低。在LT儲(chǔ)存14天時(shí)，磷脂組分的峰面積豐度增加。代謝組學(xué)分享，在0℃和4℃儲(chǔ)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(chǔ)存35天時(shí)，桃果實(shí)在0℃的大多數(shù)磷脂組分的峰面積豐度增加。相比之下，桃果實(shí)在4℃大多數(shù)磷脂成分的峰面積豐富度顯著降低。此外，4℃儲(chǔ)存35天時(shí)，DAG和TAG組分水平增加。
6.溫度誘導(dǎo)的膜脂代謝相關(guān)基因表達(dá)水平的變化
研究LT貯藏桃果實(shí)中與膜脂代謝相關(guān)的選定基因的相對(duì)表達(dá)水平。結(jié)果表明，貯藏14天時(shí)，與儲(chǔ)存在0℃相比，在4℃的桃果實(shí)具有更高的PpDGK1/2/4/5, PpPLDα4, PpPLDζ1等的表達(dá)水平（圖3和圖4）。
在儲(chǔ)存35天時(shí)，桃果實(shí)在0℃具有較高的PpDGK1/4/5、PpNS-PLC1、PpPI-PLC2/6等基因的表達(dá)水平，PpNS-PLC2/3等基因表達(dá)水平較低（圖3和圖4）。代謝組學(xué)分享，研究了參與脂肪酸去飽和過(guò)程的基因的表達(dá)調(diào)控（圖5），發(fā)現(xiàn)在貯藏14天時(shí)，4℃具有更高的PpFAD2/3/4/8.1/8.3表達(dá)水平。在35天的儲(chǔ)藏期，在0℃的水果具有更高的PpFAD2/4表達(dá)水平，表明與4℃儲(chǔ)存相比，0℃儲(chǔ)存延遲了脂肪酸去飽和酶基因的上調(diào)。
圖3. 與PA累積相關(guān)的基因的表達(dá)
圖4. PpDGAT2、PpPDAT1、PpDGD1/2和PpMGD1/2的表達(dá)式
圖5. 負(fù)責(zé)脂肪酸去飽和過(guò)程的PpFAD基因的表達(dá)
建立模型顯示膜脂代謝影響桃果實(shí)冷藏期間的冷害（圖6）。4℃貯藏通過(guò)上調(diào)貯藏早期膜脂代謝相關(guān)基因促進(jìn)PA的積累并誘導(dǎo)CI的發(fā)生。隨著CI水平的升高，桃果實(shí)的DAG、TAG和幾種PC成分的含量、FAD基因的表達(dá)量、脂肪酸不飽和度的水平升高，為桃果實(shí)抵抗LT脅迫提供了保護(hù)機(jī)制。代謝組學(xué)分享，0℃儲(chǔ)存延緩了膜脂代謝相關(guān)基因的上調(diào)和磷脂降解過(guò)程，維持了較高水平的PC和PE，同時(shí)延緩了DAG和TAG的積累，上調(diào)FAD的表達(dá)以及脂肪酸不飽和的過(guò)程。這些結(jié)果表明，與4℃相比，0℃儲(chǔ)存延遲了桃果實(shí)CI癥狀的發(fā)生。
圖6. 顯示膜脂代謝影響桃果實(shí)冷藏期間的冷害的模型