转录组和代谢组联合分析揭示光质调控“红颜”草莓果实 花色苷合成的关键路径

花色苷是决定“红颜”草莓果实色泽、营养价值和商品品质的核心次生代谢产物，其合成过程受光照、温度等环境因子的严格调控，其中光质作为光信号的重要载体，对草莓果实花色苷积累具有显著调控作用，但具体调控机制及关键路径尚未明确。为揭示不同光质调控“红颜”草莓果实花色苷合成的分子机制与代谢规律，本研究以“红颜”草莓植株为试验材料，设置红光、蓝光、白光3个光质处理组，以自然光照为对照组，在草莓果实绿果期、转色期和成熟期进行样品采集，采用Illumina NovaSeq 6000测序平台进行转录组测序，运用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）进行代谢组检测，通过生物信息学分析筛选差异表达基因（DEGs）和差异代谢物（DEMs），构建基因-代谢物关联络，结合GO、KEGG富集分析及相关性分析，系统解析光质调控“红颜”草莓果实花色苷合成的关键基因、代谢物及核心路径。结果显示，不同光质处理显著影响“红颜”草莓果实花色苷含量，其中蓝光处理显著促进花色苷积累，红光处理抑制花色苷积累，白光处理与对照组无显著差异但略高于对照组。转录组分析共筛选出12864个差异表达基因，其中与花色苷合成相关的差异表达基因327个，包括查尔酮合成酶（CHS）、查尔酮异构酶（CHI）、黄烷酮3-羟化酶（F3H）、二氢黄酮醇4-还原酶（DFR）、花青素合成酶（ANS）等结构基因，以及MYB、bHLH、WD40等转录因子基因；代谢组分析共鉴定出892种代谢物，筛选出276个差异代谢物，其中花色苷类差异代谢物42种，包括矢车菊素-3-葡萄糖苷、花葵素-3-葡萄糖苷、芍药素-3 -葡萄糖苷等关键花色苷组分。转录组与代谢组联合分析表明，蓝光处理通过显著上调CHS、CHI、F3H、DFR、ANS等结构基因的表达，促进查尔酮、黄烷酮、花青素等中间代谢物的积累，进而推动花色苷合成；红光处理则显著下调上述结构基因的表达，抑制中间代谢物积累，从而减少花色苷合成；MYB转录因子（尤其是FaMYB10、FaMYB113）在光质调控花色苷合成过程中发挥核心调控作用，通过与结构基因启动子结合，调控结构基因的表达，进而影响代谢物的积累。本研究通过转录组与代谢组联合分析，首次系统揭示了光质调控“红颜”草莓果实花色苷合成的关键路径，明确了关键基因和代谢物的调控作用，为利用光质调控技术提升草莓果实品质提供了理论依据和技术支撑，也为草莓花色苷合成的分子机制研究奠定了基础。