对Virescens和Nigrescens果实外果皮中黄酮类化合物合成差异机制的分析以及KASP分子标记的开发

《BMC Plant Biology》：Analysis of differential mechanisms in flavonoid synthesis in the exocarp of virescens and nigrescens fruits and development of KASP molecular markers

　　

摘要

背景

油棕是一种重要的热带木本油料作物。其果实富含黄酮类化合物，这些化合物具有很高的营养价值，并具有抗氧化、抗炎和抗菌作用。油棕中黄酮类化合物生物合成的分子机制尚不清楚。在这项研究中，我们采用了LC-MS/MS和RNA-Seq分析方法来探讨油棕果皮中黄酮类化合物积累的分子调控机制。实验材料选用了授粉后95天、125天和185天的virescens（FS）和nigrescens（FT）品种的果皮，以观察不同发育阶段的代谢组和转录组特征。我们的目标是鉴定油棕果皮中的黄酮类代谢物类型、关键生物合成基因及相关生物代谢途径。

结果

在FS品种中鉴定出274种黄酮类化合物，在FT品种中鉴定出275种黄酮类化合物。在三个发育阶段中，FT品种的黄酮类化合物含量均高于FS品种。差异积累的代谢物主要集中在三个途径中：黄酮类化合物生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成以及花青素生物合成。通过结合代谢组学和转录组学分析，我们重建了黄酮类化合物的生物合成途径，并鉴定出参与黄酮类化合物合成的酶基因和代谢物。在FS品种中，有6个酶基因和7种差异积累的代谢物参与其中；在FT品种中，有8个酶基因和9种代谢物参与其中。本研究初步开发了9对KASP分子标记（K2–K10）。在使用30株FS品种和30株FT品种进行的野外测试中，这些标记用于评估基因型与其相应表型之间的一致性，测试群体内的鉴定准确率为100%。这9对标记与EgDFR基因紧密相关，能够有效区分FS品种和FT品种。

结论

本研究阐明了油棕果实果皮中黄酮类化合物的生物合成机制，并开发了与黄酮类化合物生物合成相关的分子标记。这有助于提高油棕的观赏价值，并能够在苗期鉴定品种的纯度和类型，从而缩短油棕的育种周期。为油棕品种的选育和利用、高黄酮类化合物种质的筛选及相关产品的开发提供了资源基础。