《Frontiers in Plant Science》：Deciphering the interplay between fruit-associated metabolites and bacterial communities across four distinct mango cultivars
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本研究通过整合非靶向代谢组学（LC-MS）与16S rRNA测序技术，系统揭示了四种芒果品种（青芒、玉芒、台农、澳芒）果实代谢物与细菌群落的互作网络。研究发现品种特异性代谢通路（如氨基酸生物合成、类黄酮代谢）与核心微生物类群（如Alcanivorax、Curtobacterium）显著关联，为通过微生物组工程调控果实品质（色泽、风味、抗逆性）提供了新视角。
引言
芒果作为重要经济作物，其果实特性如果实大小、色泽、香气和风味具有品种特异性，这些性状与代谢组成密切相关。近年来研究表明，果实相关微生物群落参与果实发育、风味形成及病原抗性等过程，但不同芒果品种中代谢组与微生物组的互作机制尚不明确。本研究选取中国四种主栽芒果品种（青芒QM、玉芒YM、台农TN、澳芒AM），整合非靶向代谢组学（液相色谱-质谱联用LC-MS）和细菌16S rRNA高通量测序，旨在解析品种特异性代谢物与微生物群落的关联网络。
材料与方法
样品采集自广西百色市右江区四个芒果品种的成熟果实，每个品种取四棵独立树木，每棵树采集五个果实混合为生物学重复。样品经液氮速冻后，取果皮-果肉复合组织进行营养成分分析（水分、粗蛋白、粗脂肪、纤维等）、代谢组学和微生物组检测。代谢物提取采用75%甲醇-氯仿体系，通过超高效液相色谱-轨道阱高分辨质谱（UHPLC-Orbitrap MS）进行分析，质谱数据经XCMS进行峰提取和注释，代谢物鉴定基于KEGG和HMDB数据库。微生物DNA通过DNeasy PowerSoil试剂盒提取，对细菌16S rRNA基因V3-V4区进行Illumina测序，OTU聚类以97%相似度为阈值，使用SILVA数据库进行物种注释。数据分析采用R语言进行多元统计和相关性网络构建。
结果
营养成分分析显示，不同品种芒果果皮-果肉在水分、粗蛋白、可溶性碳水化合物等指标存在显著差异。YM品种干物质和灰分含量最高，QM品种的粗蛋白、脂肪和可溶性碳水化合物含量显著高于其他品种。代谢组学共检测到2393种代谢物，主成分分析表明四个品种的代谢谱明显分离。QM与YM比较中，PC1和PC2分别解释50.41%和24.7%的变异。差异代谢物主要富集于碳水化合物及其缀合物（12.37%）、氨基酸及类似物（11.29%）、脂肪酸（4.57%）、类黄酮苷（4.3%）等类别。KEGG通路分析显示，次级代谢物生物合成、氨基酸生物合成、碳代谢等通路在品种间差异显著。例如，QM品种富集鸟氨酸（ornithine）和L-精氨酸（L-arginine），而AM品种富含三色堇黄素（tricetin）和卡索辛D（casoxin D）。
微生物群落分析表明，四个品种的细菌α多样性（Shannon指数）存在差异，TN品种多样性最高，AM最低。核心微生物群包括变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）等。PCoA分析基于非加权UniFrac距离显示品种间群落结构显著分离（PERMANOVA, p=0.02）。在属水平上，QM富集Alcanivorax和Thiopseudomonas；YM富集Alistipes和Rikenella；TN以Curtobacterium和Rosenbergiella为特征；AM则富含Burkholderia和Pseudoxanthomonas。相关性分析发现，QM品种的Alcanivorax和Thiopseudomonas与鸟氨酸、L-精氨酸呈正相关；YM品种的Alistipes和Rikenella与mhppa硫酸酯（mhppa sulfate）和山梨醇棕榈酸酯（sorbitan palmitate）关联；TN品种的Curtobacterium与三色堇黄素和奎宁（quinine）相关；AM品种的Pseudoxanthomonas与袢酮酸（meconic acid）和仁吉苷B（rengyoside B）显著相关。
讨论
芒果品种的遗传背景通过调控代谢通路显著影响果实表型。本研究发现品种间代谢物差异主要体现在碳氮代谢（如氨基酸衍生物）和次级代谢物（如类黄酮）通路，这些代谢物与果实色泽、抗氧化能力及抗逆性密切相关。微生物群落结构受宿主生化特性驱动，例如变形菌门的富集可能与果实质地变化提供的碳源可利用性有关。值得注意的是，具有生防潜力的菌属（如Burkholderia、Janthinobacterium）在特定品种中富集，暗示其可能参与果实病害抵抗。此外，人类病原菌Clostridioides的检出提示采后处理需加强卫生管控。微生物-代谢物互作网络分析表明，特定细菌类群可能通过调节氨基酸和类黄酮代谢影响果实发育和胁迫响应，这为通过微生物组管理改良果实品质提供了理论依据。
结论
本研究首次系统揭示了四种芒果品种果实代谢组与微生物组的互作模式，证实品种遗传背景是塑造果实特异性代谢-微生物网络的关键因素。发现的核心微生物类群与关键代谢物（如鸟氨酸、三色堇黄素）的关联为靶向调控果实品质（如色泽、风味、耐储性）提供了新策略。未来可通过调控微生物群落优化芒果代谢通路，实现果实品质的精准提升。
