本研究通过整合代谢组学、转录组学和生理学分析，揭示了潘杜拉塔榕在不同器官（叶、茎、根）和生长阶段（1年与5年）的功能特异性。结果表明：叶片抗氧化活性最强，与富集的黄酮醇和黄烷醇相关；根和茎的抗菌能力更突出，由Ca²⁺-ROS-MAPK-JA信号通路调控的生物碱和萜类积累驱动。多组学关联分析进一步发现，根和茎中上调基因主要参与植物免疫应答及钙依赖的超敏反应，且这些器官的Ca²⁺和ROS水平显著高于叶片。研究为潘杜拉塔榕的器官特异性功能提供了分子基础，对其药用开发具有指导意义。

1

题目

文章题目：Integrative multi-omics analysis reveals the organ-specific functions and their molecular underpinnings across different organs and growth stages of Ficus pandurata Hance

发文单位：浙江理工大学生命科学与医学学院、丽水市农业林业科学研究院、浙江中医药大学富春校区药学院

研究对象：潘杜拉塔榕（Ficus pandurata Hance, FPH）

研究领域：食品生物科学、植物代谢组学与多组学整合分析

2

杂志

Food Bioscience； IF=5.9分

3

链接

Pan, F., Weng, X., Xie, R., Pan, J., Que, R., Cao, R., Li, J., Cheng, W., Yang, B., & Cheng, K. (2025). Integrative multi-omics analysis reveals the organ-specific functions and their molecular underpinnings across different organs and growth stages of Ficus pandurata Hance. Food Bioscience, 71, 107103.

https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.107103

4

检测方法

Norminkoda提供了活性氧检测

5

主要内容

抗氧化与抗菌活性分析：叶片DPPH自由基清除能力最强，根和茎对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的抑制效果更显著，且随植物年龄增长而增强。

• 代谢物分布特征：

• 黄酮类器官特异性积累：叶片富集查尔酮和黄烷酮，根富集黄酮醇和黄烷醇。

• 生物碱和萜类在根和茎中随年龄增长显著积累。

• 基因表达与调控网络：

• WGCNA分析显示生物碱和萜类积累与免疫相关基因模块（如黑色、 magenta模块）显著相关。

• 根和茎中上调基因富集于植物-病原互作通路，涉及CNGC、CALM、CDPK等钙信号基因。

• 实验验证：qRT-PCR验证了F3H、CDPK等基因的器官特异性表达；Ca²⁺和ROS测定显示根和茎中水平更高。

1. 抗氧化能力差异由器官特异性黄酮类积累驱动：叶片高抗氧化性关联黄酮醇/黄烷醇，根和茎的低活性与查尔酮/黄烷酮为主的结构有关。

2. 抗菌活性机制：根和茎通过Ca²⁺-ROS-MAPK-JA信号级联激活超敏反应，促进生物碱/萜类合成，从而增强抗菌功能。

3. 发育调控：5年生植株根和茎的代谢物重编程（如生物碱、萜类积累）与免疫基因上调同步，表明年龄增长强化防御机制。

4. 多组学整合揭示了潘杜拉塔榕器官功能的分子基础，为优化其药用部位利用提供理论依据。

6

总结

本研究通过多组学整合策略，系统解析了潘杜拉塔榕器官功能的分子机制。其创新点在于：

• 方法学：结合代謝组学（UPLC-MS）、转录组学（de novo组装）和生理验证（Ca²⁺、ROS测定），避免了单一组学的局限性。

• 生物学意义：明确了抗氧化/抗菌功能的代谢基础（如黄酮类结构差异），并揭示了钙信号核心作用——通过调控ROS和JA通路协调次生代谢（图4、6），这为理解植物器官特异性防御提供了新视角。

• 应用价值：研究结果可直接指导潘杜拉塔榕的药用开发，例如：叶片适于抗氧化应用，根/茎更适合作天然抗菌剂。此外，年龄相关的代谢变化提示采收时间对药效的影响。局限性与展望：文档未涉及田间验证或人类临床试验，未来可探索这些代谢通路在逆境胁迫下的响应及体内药效评价。