本研究旨在阐明三种金柑（长寿金柑FOT、浏阳金柑FCSLY、花皮金柑FCSHP）果实性状差异的生化机制。通过对果实性状及其代谢物组成的综合分析，发现影响果实甜味和苦味的主要因素是蔗糖和柠檬苦素含量。差异代谢物分析显示，FOT果皮红色度最高，其上调的花青素和类胡萝卜素化合物更多，表明这些代谢物与果皮颜色相关，且FOT果皮黄酮含量最高。非靶向代谢组学共鉴定出1719种代谢物，发现果皮中的黄酮类代谢物比种子更丰富，药用价值更高；而种子中总柠檬苦素含量更高，是提取柠檬苦素化合物的原料。本研究分析了三种金柑果实性状差异的生化机制，为金柑的定向开发和利用提供了参考。

1题目

文章题目：Biochemical mechanisms underlying the differences in fruit characteristics among three kumquat varieties

发文单位：湖南农业大学

2杂志

Frontiers in Plant Science；IF=4.8分

3链接

Li M, Yi Z, Shang H, Zhu C, Huang H. Biochemical mechanisms underlying the differences in fruit characteristics among three kumquat varieties. Front. Plant Sci. 2025;16:1640218. doi:10.3389/fpls.2025.1640218

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5主要内容

本研究系统比较了三种金柑品种（长寿FOT、浏阳FCSLY、花皮FCSHP）在果实性状和代谢物组成上的差异。

1. 果实表型性状差异

• 风味：FCSHP最甜，FCSLY微甜，FOT偏酸。

• 苦味：FOT和FCSLY有苦味，FCSHP无苦味。

• 油胞密度：FOT果皮油胞密度最高，FCSHP最低。

• 果皮颜色：FCSLY亮度最高、黄色最深；FOT红色度最高；FCSHP颜色指数最低。

2. 糖酸含量分析

• 蔗糖(SC)：FCSHP含量最高(233.37 mg/g)，FOT最低(108.46 mg/g)，与果实甜度高度正相关(r=0.98)。

• 葡萄糖(GC)和果糖(FC)：FOT含量最高。

• 柠檬酸(CA)：FOT含量显著高于其他两种。

• 苹果酸(MA)：FCSLY含量最高。

3. 次级代谢物含量比较

对果皮和种子中的总黄酮(TFC)、总酚(TPC)、总柠檬苦素(TLC)和总脂质(TFAC)进行测定：

• 果皮：FOTP的TFC最高；FCSHPP的TPC最高；FCSLYP的TLC最高。

• 种子：所有次级代谢物含量均显著高于果皮，尤其是FOTS的TLC高达93.99 mg/g。

• 总体：种子在TFC、TLC和TFAC上均高于果皮，但果皮的黄酮代谢物种类更丰富。

4. 非靶向代谢组学分析

• 共鉴定出1719种代谢物，分属15大类。

• PCA分析显示不同品种及部位（果皮 vs. 种子）的代谢物谱能清晰区分，重复性好。

• 差异代谢物：在9个比较组（品种内果皮vs种子，品种间果皮/种子互比）中筛选出大量差异代谢物。例如，FCSHPP与FCSHPS比较组有791个差异代谢物。

5. 关键代谢物与性状关联分析

• 甜味机制：蔗糖含量是决定甜度的关键化学指标。FCSHP的高甜度与其高蔗糖含量以及上调的新橙皮苷二氢查尔酮（一种高效甜味剂）有关。

• 苦味机制：柠檬苦素含量是导致苦味的主要因素。FOT和FCSLY的苦味与其果皮和种子中较高的柠檬苦素含量一致。

• 果皮颜色：花青素和类胡萝卜素代谢物的积累与果皮颜色密切相关。FOT的深红色与其高含量的花青素和胡萝卜素代谢物相关。

• 油胞密度：与总脂质含量无关，但可能与特定的萜类、倍半萜类等脂质代谢物的下调有关。FCSHP油胞密度最低，其脂质代谢物相对较少。

6. 黄酮和酚酸代谢物深度解析

• 黄酮类：鉴定出161种黄酮代谢物。果皮中O-糖基化黄酮更丰富，而种子中C-糖基化和O-糖基化黄酮均有积累。发现了多种以往在金柑中较少报道的黄酮，如柠檬黄素、异樱花素等。

• 酚酸类：鉴定出44种酚酸及其衍生物。FCSHPP和FCSHPS中大量酚酸代谢物上调，可能贡献其独特风味。

7.主要结论

1. 风味决定因子：蔗糖是金柑甜味的关键决定因子，而柠檬苦素是苦味的主要来源。

2. 药用价值部位：金柑果皮的黄酮类代谢物更丰富，药用价值更高；而种子是柠檬苦素的富集部位，适合作为提取原料。

3. 颜色与代谢物关联：果皮颜色差异主要由花青素和类胡萝卜素代谢物的积累模式不同导致。

4. 品种特性与利用方向：

• FCSHP（花皮）：高蔗糖、低苦味，最适合鲜食。

• FOT（长寿）：果皮易剥离，黄酮和柠檬苦素含量高，适合药用开发。

• FCSLY（浏阳）：兼具食用和药用价值。

6总结

研究亮点与价值解读

• 系统性：首次对三种重要金柑品种进行了从表型到代谢组的系统比较分析，涵盖了风味、颜色、质地等关键性状。

• 机制深入：不仅描述了代谢物含量的差异，更重要的是通过相关性分析，将具体的代谢物（如蔗糖、柠檬苦素、特定黄酮）与消费者的感官体验（甜、苦）和外观品质（颜色）直接联系起来，揭示了性状形成的生化基础。

• 应用导向明确：研究结论直接指导不同金柑品种的差异化利用。例如，指出FCSHP适合鲜食市场，FOT适合作为提取药用成分的原料，为金柑产业的精细化发展提供了科学依据。

• 数据资源丰富：通过非靶向代谢组学提供了大量金柑代谢物数据，为后续功能成分挖掘、品质育种等研究提供了宝贵资源。

本研究是一项典型的“性状-代谢物”关联分析的成功案例。它清晰地回答了“为什么不同金柑品种吃起来味道不一样、看起来颜色也不同”这一实际问题。研究成果不仅具有重要的理论意义，揭示了园艺作物品质形成的复杂代谢基础，更重要的是为金柑这一特色水果的资源评价、品种选育和产品开发提供了直接、实用的科学指导。

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