刘恋^,1,2, 唐志鹏³, 李菲菲⁴, 熊江^1,2, 吕壁纹^1,2, 马小川^1,2, 唐超兰^1,2, 李泽航^1,2, 周铁^1,2, 盛玲^1,2, 卢晓鹏^,1,21湖南农业大学园艺学院,长沙 410128
²国家柑橘改良中心长沙分中心,长沙 410128
³广西大学农学院,南宁 530005
⁴湖南省农业科学院园艺研究所,长沙 430125

Fruit Quality in Storage, Storability and Peel Transcriptome Analysis of Rong’an Kumquat, Huapi Kumquat and Cuimi Kumquat

LIU Lian^,1,2, TANG ZhiPeng³, LI FeiFei⁴, XIONG Jiang^1,2, LÜ BiWen^1,2, MA XiaoChuan^1,2, TANG ChaoLan^1,2, LI ZeHang^1,2, ZHOU Tie^1,2, SHENG Ling^1,2, LU XiaoPeng^,1,21College of Horticulture, Hunan Agricultural University, Changsha 430128
²National Center for Citrus Improvement (Changsha), Changsha 410128
³College of Agricultural, Guangxi University, Nanning 530005
⁴Institute of Horticulture, Hunan Academy of Agricultural Science, Changsha 410125

通讯作者: 卢晓鹏,E-mail： xl678@hunau.edu.cn

责任编辑: 赵伶俐
收稿日期:2020-12-31接受日期:2021-02-20

基金资助:

国家自然科学基金(31872044) 国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-26)

Received:2020-12-31Accepted:2021-02-20
作者简介 About authors
刘恋,E-mail： durian@stu.hunau.edu.cn。













摘要
【目的】金柑是带皮食用的柑橘类水果,果皮性状不仅关系到消费者口感,也对金柑采后贮藏保鲜产生一定影响。同一遗传背景下的3个金柑品种—‘融安金柑’‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’果皮差异大。比较3个品种贮藏过程中的内在品质和贮藏特性,并对其果皮进行转录组分析,探讨3个品种金柑果皮差异对其采后特性的影响,旨在为金柑品质调控及采后贮藏保鲜提供新思路新方法。【方法】在商业成熟度采收‘融安金柑’‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’果实进行贮藏试验,测定贮藏期间果实失水率、可溶性固形物、酸、硬度、剪切力、果皮木质素及纤维素,并对3个品种成熟果皮组织材料进行转录组测序并验证。【结果】采后贮藏分析表明,‘滑皮金柑’失水率高于‘融安金柑’及‘脆蜜金柑’,最早出现果皮皱缩现象,贮藏第99天时,滑皮金柑失水率达38.6%,显著高于‘融安金柑’的5.8%和‘脆蜜金柑’的14.3%。3个品种可溶性固形物和酸含量在贮藏期总体呈上升趋势,‘脆蜜金柑’可溶性固形物含量始终高于其他两者,贮藏22 d后,‘滑皮金柑’酸含量迅速下降并持续低于‘脆蜜金柑’和‘融安金柑’。‘脆蜜金柑’和‘滑皮金柑’内在品质优于‘融安金柑’。从结构上来看,‘融安金柑’贮藏过程中变化较大,贮藏第44天时细胞已破损明显。‘滑皮金柑’‘脆蜜金柑’果实硬度、剪切力显著强于‘融安金柑’;‘滑皮金柑’‘脆蜜金柑’果皮木质素含量（A₂₈₀·g^-1）分别为1.41和1.31,显著高于‘融安金柑’木质素含量（1.12）,两者在纤维素含量上也显著高于‘融安金柑’。针对果皮的转录组分析表明,‘融安金柑’‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’果皮在苯丙烷生物合成途径上存在显著差异,‘滑皮金柑’与‘脆蜜金柑’差异较小,‘融安金柑’与二者差异均较大。基因表达分析显示,‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’9个木质素合成相关基因表达量均显著高于‘融安金柑’。【结论】3个金柑品种常温条件下可短期贮藏,采后一个月内销售完较为适宜。采后贮藏过程中‘滑皮金柑’因水分散失过快最早失去商品价值,‘脆蜜金柑’外观和内在品质最好。‘脆蜜金柑’果实硬度、剪切力、贮藏性较强与果皮木质素和纤维素含量较高、有色层和白皮层细胞排列紧密密切相关。苯丙烷生物合成代谢较弱引起木质素含量差异与‘融安金柑’果皮韧性差密切相关。
关键词： 金柑;贮藏;转录组;木质素

Abstract
【Objective】As a citrus fruit with edible peel, the fruit peel of kumquat affects not only the chewing texture but also fruit storage performance. With identical genetic background, Rong’an kumquat, Huapi kumquat and Cuimi kumquat exhibit significant differences in fruit peel. This study aimed to provide new insights and methods for kumquat fruit quality regulation and postharvest storage, through comparisons of three kumquats in fruit quality, storability, peel transcriptome analysis and effects of peel on postharvest characteristics. 【Method】Fruits of Rong’an, Huapi and Cuimi were harvested at commercial maturity stage and stored for 99 days at room temperature. During storage, fruit changes of water loss rate, soluble solid, acid, hardness and shear force were determined. Further, peel transcriptome analysis was performed for three kumquats. 【Result】The results showed that Huapi had the highest water loss rate and happened peel shrinking earliest among three cultivars. Water loss rate of Huapi was up to 38.6 % at 99 days after storage, significantly higher than 5.8% of Rong’an and 14.3% of Cuimi. Fruit soluble solid and acid in all three kumquats increased overall during storage. During storage, Cuimi exposed the highest soluble solid content always, while Huapi showed the lowest acid content since 22 days after storage. Cuimi and Huapi were with better inner quality during storage than Rong’an. Fruit structure of Rong’an changed tremendously during storage, and the fruit cells were damaged obviously at 44 days of storage. Fruit hardness and shear force of Huapi and Cuimi were significantly higher than those of Rong’an. Lignins (A₂₈₀·g^-1) in peels of Huapi and Cuimi were 1.41 and 1.31, respectively, which were all higher than 1.12 of Rong’an. Both Huapi and Cuimi showed more peel cellulose as well than Rong'an. Peel transcriptome analysis suggested that phenylpropaneiod biosynthesis pathway was up-regulated significantly in Huapi and Cuimi relative to Rong’an, while it changed scarcely between Huapi and Cuimi. Gene expression analysis showed that nine genes in lignin biosynthesis pathway expressed higher in Huapi and Cuimi. 【Conclusion】Three kumquats could be stored in a short time at room temperature, and being sold out in one month after harvest could be a good option for planter. In storage, Huapi kumquat lost commodity value quickly because of its fast water loss, while Cuimi kumquat performed well in both external and internal quality. Stronger fruit firmness and shear force as well as better storage performance of Cuimi were associated with the higher lignin and cellulose contents in fruit peel and closer cell arrangement in fruit. Lower peel lignin content in Rong'an kumquat caused by a weak phenylpropane biosynthesis was related closely to its poor peel toughness.
Keywords：kumquat;storage;transcriptome;lignin


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本文引用格式
刘恋, 唐志鹏, 李菲菲, 熊江, 吕壁纹, 马小川, 唐超兰, 李泽航, 周铁, 盛玲, 卢晓鹏. ‘融安金柑’‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’贮藏期品质、贮藏特性及果皮转录组分析. 中国农业科学, 2021, 54(20): 4421-4433 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.20.015
LIU Lian, TANG ZhiPeng, LI FeiFei, XIONG Jiang, LÜ BiWen, MA XiaoChuan, TANG ChaoLan, LI ZeHang, ZHOU Tie, SHENG Ling, LU XiaoPeng. Fruit Quality in Storage, Storability and Peel Transcriptome Analysis of Rong’an Kumquat, Huapi Kumquat and Cuimi Kumquat. Scientia Acricultura Sinica, 2021, 54(20): 4421-4433 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.20.015


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0 引言

【研究意义】金柑,俗名金桔,芸香科（Rutaceae）金柑属（Fortunella）植物,是唯一一种带皮食用的柑橘类水果,其风味独特、营养丰富,深受广大消费者的喜爱。金柑成熟期多在11月下旬至12月中旬,由于该时期上市柑橘类型较多,种植者通常贮藏或延迟采收至春节前后实现错峰上市。‘融安金柑’‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’是当前产业中主栽的金柑品种,后两者为‘融安金柑’的变异,前人研究报道3个品种在果实品质、果皮硬度、油胞数量等方面存在明显差异。果皮是影响金柑口感及采后贮藏性能的首要因素,探讨3个金柑品种果皮差异及其对采后贮藏特性的影响,可为金柑采后贮藏、品质调控提供理论依据。【前人研究进展】柑橘类果实常用的贮藏保鲜方法有常温保存法^[1]、低温贮藏法^[2]、化学保鲜剂涂抹法^[3,4]、物理保鲜法^[5]、气调法^[6]、留树保鲜法^[7]等,目前报道的金柑贮藏保鲜研究主要有留树保鲜^[8]、水杨酸^[9,10,11]、次氯酸钙^[12]化合物、壳聚糖^[13]涂抹等方法。李明娟等^[8]对金柑采取避雨栽培留树保鲜方式,结果表明金柑可延长采收期至翌年4月,但不能缓解果实硬度下降问题。邓光宙等^[9]采前对金柑进行水杨酸处理,可降低采后贮藏中金柑失水率及腐烂率,王淑娟等^[14]用蒽酮类化合物处理金柑,也达到相同的功效。另外,刘萍等^[12]报道次氯酸钙的处理对降低金柑果实腐烂率有一定的作用,且不同时期采后金柑贮藏所需的最佳次氯酸钙浓度不一致。不同的贮藏方式对金柑采后贮藏产生不同的影响,不同金柑栽培品种之间贮藏性也存在一定差异。果实中木质素含量对果实采后环境胁迫、病虫害抵御产生积极影响,但同时木质素含量过多也影响果实食用口感。木质素是一类复杂的苯丙烷类化合物,可主要分为3种单体：愈创木基木质素（G-木质素）、紫丁香基木质素（S-木质素）和对-羟基苯基丙烷木质素（H-木质素）^[15]。木质素在植物体的机械支持、水分运输及防御中起到重要作用^[16,17],但对于可食用的植物来说,木质素含量影响食物品质,如园艺产品的质地与口感劣变^[18,19,20]。潘腾飞等^[21]对‘琯溪蜜柚’采后贮藏研究发现汁胞粒化程度与其木质素含量呈正相关。【本研究切入点】广西壮族自治区融安县是金柑主产区之一,主要栽培品种为‘融安金柑’,自‘融安金柑’的实生变异品种‘滑皮金柑’发现以来,因其果皮油胞少、辛辣味弱,受到果农及政府的大力推广^[22],但‘滑皮金柑’也存在果实略小、果汁略少、果皮较韧的缺点。2014年3月‘滑皮金柑’的芽变品种‘脆蜜金柑’通过了广西农作物品种审定委员会审定^[23],该品种不仅油胞少且果大汁多。质地脆爽,成为近年来广大果农种植的热门品种。遗传背景相似的3个品种果皮上呈明显变异,果皮上的差异由什么原因造成,果皮对果实的贮藏性又有何影响都有待研究。【拟解决的关键问题】本研究通过对‘融安金柑’‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’果皮进行生理生化分析,并探究3个金柑品种果皮差异对果实采后贮藏性能的影响,通过转录组测序探索果皮差异形成的原因,为金柑果皮发育及贮藏保鲜提供理论依据。

1 材料与方法

试验于2018年12月至2019年3月在国家柑橘改良中心长沙分中心进行。

1.1 采后内在品质及贮藏特性

1.1.1 试验材料及贮藏方法 ‘融安金柑’（RA）、‘滑皮金柑’（HP）及‘脆蜜金柑’（CM）于商业成熟度时采摘自广西壮族自治区融安县,随即运回至国家柑橘改良中心进行室温贮藏,贮藏期为99 d,每11 d拍照记录并取样进行采后指标测定。

1.1.2 果实失水率测定 采用称重法,3个品种分别挑选30个无损伤的完好果实,编号后称首重,每11 d再次称重,失水率=（首重-当次重量）/首重。

1.1.3 果实可溶性固形物及酸含量测定 采用PAL-BX/ACID Master kit（日本ATAGO公司）仪器对3个品种金柑果实可溶性固形物及酸含量进行测定,3次重复。

1.1.4 石蜡切片观察 取采后0、44和88 d的3个品种果实切取赤道部横截面,用FAA固定液固定。石蜡切片样品制备及观察参考梁社坚等^[24]的方法进行。

1.1.5 果实硬度及剪切力测定 采用TA.XT Plus（英国Stable Micro Systems公司）质构仪进行果实硬度及剪切力的测定,数据运用Texture Exponent软件进行分析,每品种每次重复10个果,测试具体参数如下。

硬度：测试探头为P/100,测试前速度为1 mm∙s^-1,测试中和测试后速度为2 mm∙s^-1,压缩程度为30%,触发值为5 g。

剪切力：测试探头为HDP/BS,测试前速度为1 mm∙s^-1,测试中和测试后速度为5 mm∙s^-1,距离为40 mm,触发值为5 g。

1.1.6 果皮纤维素木质素含量测定 木质素和纤维素测定方法均参考ZHAO等^[25]的方法进行。

1.2 转录组测序及分析

‘融安金柑’‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’于成熟期进行采样。采集树体中上部4个方向无病虫害、无损伤的健康果实,立即分离果皮液氮速冻保存至-80℃冰箱。委托广州基迪奥生物科技有限公司对成熟期‘融安金柑’‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’果皮进行高通量转录组测序,测序平台为Illumina HiSeq 2000,每品种3个重复。测序所得All-Unigene进行无参考基因组分析。

1.3 果皮木质素相关基因定量分析

使用RNAprep Pure多糖多酚植物总RNA提取试剂盒（天根生化科技（北京）有限公司）分别对3个金柑品种成熟果皮进行提取,方法参照试剂盒说明书。使用FastKing RT Kit反转录试剂盒（天根生化科技（北京）有限公司）将RNA反转为cDNA,方法参照试剂盒说明书。荧光定量PCR引物（表1）使用Beacon designer软件进行设计,β-Actin为内参基因,使用BIO-RAD CFX96Touch定量PCR仪进行扩增,反应体系为10 μL：适宜体积的cDNA模板,SYBR Premix ExTaq（2×）5 μL,上、下游引物（2.5 μmol∙L^-1）各0.5 μL,最后加DEPC水至终体积10 μL。扩增条件为：95℃预变性30 s后,95℃变性5 s,58℃ 15 s,72℃ 20 s,40个循环,每个样品设3个重复。数据分析根据2^-ΔΔCT法进行。

Table 1
表1
表1木质素合成相关基因荧光定量引物
Table 1qPCR primers for lignin-related genes

基因号 Gene ID	引物名称 Primer name	序列（5'-3'） Sequence (5' to 3')
--	β-Actin-F	CCGACCGTATGAGCAAGGAAA
	β-Actin-R	TTCCTGTGGACAATGGATGGA
Unigene0006358	Q-PAL-F	ACATATCTTGGATGGTAG
	Q-PAL-R	GATTATCATTCACAGAGTTA
Unigene0032500	Q-C4H-F	AATGACTTCCGTTACCTT
	Q-C4H-R	CCAATAGTGATACCAAGAATT
Unigene0003313	Q-4CL-F	ACTTGTCGTCTATTAGGATAT
	Q-4CL-R	TTGATTCTCACAGCATCT
Unigene0010487	Q-HCT-F	AGTTGTGTTCTTGAGGATT
	Q-HCT-R	GCCACCAGTAATGGATAA
Unigene0001236	Q-C3H-F	CAGTGGCATTCAACAACAT
	Q-C3H-R	GCTCGTCCATCACATCTT
Unigene0010359	Q-CCoAOMT-F	CCTCTACCAGTATATTCTTG
	Q-CCoAOMT-R	CGTTGTCATAATGTTCCA
Unigene0030233	Q-COMT-F	TGTTCGTCAGTATTCCAA
	Q-COMT-R	CTTCGTAGCAATTCTTCAA
Unigene0010788	Q-F5H-F	GGAGCAATAGACACTTCAC
	Q-F5H-R	TTCTTCATCACCGTAGGA
Unigene0004476	Q-CAD-F	GCTGATATTGAGGTCATA
	Q-CAD-R	ATATCTAACATCGGCTTTA

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1.4 数据统计与分析

用Adobe Photoshop CS6软件进行图片处理,用Excel软件进行数据处理,用GraphPad Prism软件进行作图,用SPSS软件、邓肯式新复极差法进行方差分析。

2 结果

2.1 金柑贮藏过程中果实形态及内部结构变化

贮藏过程中,3个品种从果实外观形态和内部结构上都发生了一系列的变化。室温贮藏下的‘滑皮金柑’在贮藏第22天时,果顶处就出现了轻微的皱缩现象,随着贮藏时间的推移,皱缩现象越来越明显,由开始时的果顶处向果实中部延伸,贮藏第77天时,果实上半部基本皱缩,贮藏99天时,果实基本全部皱缩。‘融安金柑’及‘脆蜜金柑’同样出现皱缩现象,但情况较‘滑皮金柑’轻,均在贮藏第66天左右轻微出现皱缩,‘融安金柑’与‘滑皮金柑’表现出同样的皱缩规律,由顶部开始,随贮藏时间延长而痕迹加深,但‘脆蜜金柑’仅表现为随果实的软化出现果皮凹陷,果面不平整（图1-A）。贮藏过程中,‘滑皮金柑’失水率最高,‘融安金柑’次之,‘脆蜜金柑’最低,‘滑皮金柑’失水率始终大于后两者,3个品种间失水率差异均达到显著水平。贮藏第99天时,‘滑皮金柑’失水率达38.6%,显著高于‘融安金柑’（5.8%）和‘脆蜜金柑’（14.3%）(图1-B)。

图1

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图13个金柑品种贮藏期间果实形态（A）及失水率（B）变化

RA：融安金柑;HP：滑皮金柑;CM：脆蜜金柑。不同小写字母表示差异显著（P<0.05)。下同
Fig. 1Changes of fruit morphology (A) and water loss rate (B) of three kumquats during storage

RA: Rong’an kumquat; HP:‘Huapi’kumquat CM:‘Cuimi’kumquat. Different lower case letters indicate significant difference (P<0.05). The same as below


‘融安金柑’外果皮存在大小不一的空腔,即油胞,‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’未见明显油胞(图2-A)。3个品种金柑外果皮细胞较中果皮细胞排列更为紧密,贮藏44 d时,中果皮细胞间隙变大、出现破损现象,且随着贮藏时间的延长,变化程度加深。贮藏44 d时,‘融安金柑’果皮细胞破损明显,88 d时破损解离情况严重;‘滑皮金柑’44 d时内部结构变化较小,到贮藏88 d时较为明显;‘脆蜜金柑’在整个贮藏期间变化均较缓慢(图2-B)。

图2

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图2贮藏过程中3个金柑品种果皮结构变化

A：果皮整体情况;B：中果皮结构变化
Fig. 2Histological changes in peels of three cultivars

A: Overview of fruit peel; B: Structure changes of mesocarp

2.2 金柑贮藏过程中内在品质变化

‘融安金柑’‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’可溶性固形物及酸含量差异明显,贮藏过程中呈现明显的变化趋势。果实成熟时,‘脆蜜金柑’可溶性固形物含量最高,‘融安金柑’次之,‘滑皮金柑’最低;贮藏22 d时,‘滑皮金柑’可溶性固形物含量显著上升,与‘融安金柑’含量持平。贮藏过程中,3个品种可溶性固形物含量不断上升,总体表型为‘脆蜜金柑’含量始终显著大于其他两者,‘滑皮金柑’和‘融安金柑’间无显著差异(图3-A)。与可溶性固形物含量变化不同,金柑果实酸含量在贮藏期中呈现波动。贮藏前期,‘滑皮金柑’酸含量显著高于‘脆蜜’和‘融安金柑’,贮藏22 d时‘滑皮金柑’酸含量迅速下降并持续低于‘脆蜜’和‘融安金柑’,‘脆蜜’和‘滑皮金柑’贮藏过程中酸含量变化一致。3个品种金柑贮藏过程中酸含量大致呈现波动上升趋势,且在贮藏22 d时呈现‘融安金柑’‘脆蜜金柑’‘滑皮金柑’依次降低的趋势（图3-B）。

图3

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图3贮藏期3个品种金柑可溶性固形物及酸含量变化

Fig. 3Changes of total soluble sugar and acid in three kumquats during storage

2.3 金柑贮藏过程中果实硬度及剪切力变化

贮藏过程中,‘融安金柑’‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’硬度持续下降。3个金柑品种成熟果实硬度大小为‘滑皮金柑’>‘脆蜜金柑’>‘融安金柑’,在贮藏前期这一趋势保持稳定;贮藏66 d之后,3个品种果实硬度差异减小 (图4-A)。剪切力指切开果实所需要的力,通常与果实纤维素、木质素含量相关。‘滑皮金柑’剪切力显著大于‘脆蜜金柑’及‘融安金柑’,并在贮藏期中持续保持这一规律。贮藏过程中,3个金柑品种剪切力呈缓慢上升趋势(图4-B)。

图4

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图4贮藏过程中3个金柑品种果实硬度及剪切力变化

Fig. 4Changes of fruit hardness and shear force during storage

2.4 金柑贮藏过程中果皮纤维素及木质素含量变化

‘融安金柑’‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’成熟果实在硬度、剪切力方面都表现出明显差异。3个金柑品种成熟果实木质素、纤维素均呈现‘滑皮金柑’与‘脆蜜金柑’含量差异较小,‘融安金柑’最低的趋势;这一结果与品种间果实硬度及剪切力变化大体一致。贮藏过程中,3个品种果实木质素、纤维素含量有小幅波动但整体呈现上升趋势(图5)。

图5

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图5贮藏过程中3个金柑品种果皮木质素及纤维素含量变化

Fig. 5Changes of peel lignin and cellulose contents during storage

2.5 成熟期金柑果皮转录组差异

对3个金柑品种成熟果实分离外果皮进行无参转录组测序,测序数据经过滤后得到49G的纯净数据（clean data）,经过组装共获得36 093条基因,平均长度为1 109.5 bp,数据产量及组装质量符合转录组分析的基本要求。36 093条基因在3个金柑品种转录组文库中进行表达量差异比较分析,获得8 113个差异表达基因（DEGs）。‘融安金柑’和‘滑皮金柑’相比,有757个DEGs上调表达,1 014个下调表达。‘融安金柑’和‘脆蜜金柑’相比,有3 134个上调表达,1 514个下调。‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’相比,有1 417个DEGs上调表达,277个下调表达（表2）。

Table 2
表2
表2融安金柑、滑皮金柑及脆蜜金柑成熟果实果皮差异表达基因情况
Table 2Differentially expressed genes (DEGs) in mature peel between Rong’an, Huapi and Cuimi

	RA vs HP	RA vs CM	CM vs HP
差异表达基因数 Number of DEGs	1771	4648	1694
上调基因数 Number of up-regulated genes	757 (42.7%)	3134 (67.4%)	1417 (83.6%)
下调基因数 Number of down-regulated genes	1014 (57.3%)	1514 (32.6%)	277 (16.4%)

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Table 3
表3
表33个金柑品种间差异表达基因Pathway富集分析
Table 3Pathways with significantly enriched genes among three kumquats

	通路 Pathway	通路注释到的差异 基因（330） DEGs with pathway annotation (330)	通路注释到的全部基因（5917） All genes with pathway annotation (5917)	Q值 Q value
RA vs HP	苯丙烷的生物合成 Phenylpropanoid biosynthesis	27	93	2.925557e-11
	次生代谢产物的生物合成Biosynthesis of secondary metabolites	90	806	4.711536e-10
	二苯乙烯类、二芳基庚烷类和姜辣素的生物合成 Stilbenoid, diarylheptanoid and gingerol biosynthesis	10	31	9.676913e-05
	苯丙氨酸代谢 Phenylalanine metabolism	13	54	9.676913e-05
	类黄酮的生物合成 Flavonoid biosynthesis	11	39	9.676913e-05
	代谢通路 Metabolic pathways	124	1603	1.750089e-04
	二萜生物合成 Diterpenoid biosynthesis	5	12	3.678667e-03
	光合作用 Photosynthesis	14	89	3.865546e-03
	淀粉和蔗糖代谢 Starch and sucrose metabolism	16	126	1.514148e-02
	半胱氨酸和蛋氨酸代谢 Cysteine and methionine metabolism	11	75	2.328198e-02
RA vs CM	次生代谢产物的生物合成Biosynthesis of secondary metabolites	162	806	9.336325e-09
	代谢通路 Metabolic pathways	260	1603	2.509351e-05
	光合作用 Photosynthesis	29	89	2.509351e-05
	类胡萝卜素的生物合成 Carotenoid biosynthesis	15	31	3.399227e-05
	植物和病原菌互作 Plant-pathogen interaction	45	178	5.517173e-05
	苯丙烷的生物合成 Phenylpropanoid biosynthesis	28	93	1.121020e-04
	泛醌及其他萜类醌的生物合成 Ubiquinone and other terpenoid-quinone biosynthesis	16	46	1.266753e-03
	植物激素信号转导 Plant hormone signal transduction	39	168	1.266753e-03
	半胱氨酸和蛋氨酸代谢 Cysteine and methionine metabolism	21	75	3.300664e-03
	甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸的代谢 Glycine, serine and threonine metabolism	18	61	3.953406e-03
HP vs CM	植物激素信号转导 Plant-pathogen interaction	33	178	6.513308e-08
	光合作用 Photosynthesis	22	89	9.991586e-08
	代谢通路 Metabolic pathways	127	1603	1.466413e-04
	光合作用-触角蛋白 Photosynthesis-antenna proteins	9	30	5.974961e-04
	次生代谢产物的生物合成 Biosynthesis of secondary metabolites	71	806	9.572057e-04
	苯丙烷的生物合成 Phenylpropanoid biosynthesis	15	93	2.930200e-03
	亚麻酸代谢 Alpha-linolenic acid metabolism	8	32	3.966276e-03
	植物激素信号转导 Plant hormone signal transduction	21	168	5.177878e-03
	类胡萝卜素的生物合成 Carotenoid biosynthesis	7	31	1.419480e-02
	亚油酸代谢 Linoleic acid metabolism	4	10	1.468044e-02

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将测序获得的所有基因与KEGG数据库进行比对,对其功能进行注释和分类,共5 917个Unigene参与124个代谢通路。主要通路为代谢物质生物合成、核糖体、内质网中的蛋白质处理和植物病原物相互作用,这些通路基因分别占转录本总数的27.09%、13.62%、4.09%、3.31%和3.01%。对测序所得差异基因进行Pathway显著性富集分析结果显示,‘融安金柑’与‘滑皮金柑’的差异基因显著富集的通路有苯丙烷的生物合成途径（phenylpropanoid biosynthesis）、次生代谢产物的生物合成（biosynthesis of secondary metabolites）、二苯乙烯类、二芳基庚烷类和姜辣素的生物合成（stilbenoid, diarylheptanoid and gingerol biosynthesis）、苯丙氨酸代谢（phenylalanine metabolism）、类黄酮生物合成（flavonoid biosynthesis）等途径;‘融安金柑’与‘脆蜜金柑’的差异基因显著富集的通路有次生代谢产物的生物合成、光合作用（photosynthesis）、类胡萝卜素生物合成（carotenoid biosynthesis）、植物与病原菌互作（plant-pathogen interaction）、苯丙烷的生物合成途径等途径;‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’的差异基因也在植物与病原菌互作、光合作用、代谢途径等途径显著富集（表2）。3个金柑品种差异基因显著性富集结果显示,‘融安金柑’与‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’在苯丙烷的生物合成途径上存在较大差异,苯丙烷类物质包括花青素、香豆素、木质素等次生代谢产物。该途径共富集到32个差异表达基因,表现为‘滑皮金柑’与‘脆蜜金柑’两者间差异较小,但‘滑皮金柑’‘脆蜜金柑’两者与‘融安金柑’差异较大,且呈现整体上调趋势,上调基因主要为PAL（苯丙氨酸解氨酶）、HCT（羟肉桂酰基转移酶4）、COMT（咖啡酸O-甲基转移酶）、CAD（肉桂醇脱氢酶）等此类参与木质素合成的相关基因（图6）。

图6

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图63个品种金柑果皮木质素合成途径差异表达基因

Fig. 6DEGs in lignin biosynthesis pathway among three cultivars

图7

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图7金柑果皮木质素相关基因相对表达量

Fig. 7Relative expression of lignin-related genes in three kumquat peels

2.6 木质素相关基因在3个品种金柑成熟果实果皮中的基因表达差异

对9个参与木质素合成的基因在‘融安金柑’‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’果皮中进行基因表达分析,结果与转录组测序结果一致。参与木质素合成的PAL、C4H、HCT、C3H、CCoAOMT、COMT、F5H和CAD在‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’成熟果皮组织中的表达水平均显著高于‘融安金柑’。此外,4CL在‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’中的表达水平显著高于‘融安金柑’,且4CL在‘脆蜜金柑’中的表达量最高。

3 讨论

水分对于果实贮藏保鲜起着关键性作用。通常失水过快过多易引起果实表面皱缩,影响果实外观及内在品质,使商品货架期缩短,损耗增加。前人对贡柑、沙糖桔进行采后贮藏研究显示,果实失水率随果面蜡质的迅速减少而显著增加^[26]。纽荷尔脐橙^[27]、蓝莓^[28]、番茄^[29]等果实上的研究也表明,蜡质缺少是引起果实失水加速、不耐贮藏的重要原因。本研究表明贮藏过程中‘滑皮金柑’最早出现皱缩现象,随时间增加,皱缩严重,这可能与‘滑皮金柑’表皮蜡质过少及品种本身水分不足相关^[23],其不宜在室温条件下较长时间贮藏。

近年来,‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’因其少油胞,辛辣刺激味弱,少核,品质优而受到广大消费者及果农追捧。马张正等^[30]研究发现‘滑皮金柑’葡萄糖、果糖、蔗糖以及总糖含量均显著高于‘融安金柑’,柠檬酸和苹果酸含量却显著低于‘融安金柑’。本研究对‘脆蜜金柑’的分析表明,3个品种成熟金柑内在品质上也表现出明显差异,即‘融安金柑’酸含量高于‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’,而可溶性固形物却低于其他两者。贮藏过程中,3个品种金柑可溶性固形物持续上升,酸含量也在波动中缓慢上升（图3）,与柚果实贮藏过程中有机酸波动上升的研究结果类似^[31]。果皮石蜡切片观察结果显示,随贮藏时间的增加,‘融安金柑’内部结构破损情况加重,‘脆蜜金柑’在整个贮藏期间变化较缓慢。综上,3个金柑品种在贮藏22 d时品质较采收时有提升,且外观、果皮结构无明显变化,暗示3种金柑鲜果适宜在采后一个月内上市销售完成。品种间而言,‘脆蜜金柑’及‘滑皮金柑’品质优于‘融安金柑’。

柑橘果实贮藏过程中失水、软化等果实质地下降问题直接影响果实抵抗采后病害能力、果实运输和贮藏特性。细胞壁主要的组分纤维素、半纤维素、木质素和果胶质等与果实质地变化关系密切^{[32,33,34,35]}。ZHANG等^[36]研究表面桃果实中纤维素的代谢及结构改变引起果实软化,其果实硬度也与果胶分子链的长短相关;潘东明等^[37]在琯溪蜜柚的研究上发现木质素含量的增加促进了琯溪蜜柚采后汁胞粒化干瘪,口感变差,同时果皮白皮层变得疏松绵烂;‘嘎啦’比‘爵士’苹果果实更易软化变绵也是由于两品种细胞壁结构差异造成^[38]。本研究中3个金柑品种果实硬度随贮藏时间的延长持续下降,与果实有色层和白皮层细胞破损、细胞间隙变大有明显关系;品种间,‘滑皮金柑’成熟果实硬度最高,贮藏后期‘滑皮金柑’硬度降至最低,与果实有色层和白皮层细胞结构变化相符。以上结果表明,‘滑皮金柑’宜鲜果上市而不宜贮藏,‘融安金柑’及‘脆蜜金柑’可采后短期贮藏。

柑橘果实剪切力、硬度与果实的木质素、纤维素含量密切相关,也是影响果实口感的重要因素。唐红英^[39]、古湘^[40]等的研究显示,不化渣的南丰蜜橘果实囊瓣纤维素、木质素含量均高于化渣的沙糖橘,在剪切力上也呈现这一规律。枇杷采后木质素含量的升高引起果实木质化,导致质地生硬,粗糙少汁^[41]。KONAN等^[42]报道木质素的合成速率导致冬瓜外皮和种皮硬度差异。本研究中,3个品种成熟果实硬度和剪切力差异与品种间木质素和纤维素含量大致一致,表明金柑果皮中木质素、纤维素含量与硬度、韧性及耐贮性有密切关系。ZHANG等^[43]对硬度低的杏品种‘Liehe’和高硬度品种‘Jinxihong’进行转录组测序发现苯丙素生物合成关键酶的DEGs在‘Liehe’中显著下调,NST可能调节参与苯丙素途径的CAD从而影响其果皮木质素沉积。LIU等^[44]对转录组分析发现木质素合成途径中的EjPAL2、EjCAD1、EjCAD3、4CL、COMT和HCT等基因响应枇杷采后木质化过程。本研究中,3个品种成熟果实果皮转录组测序结果也表明‘融安金柑’‘滑皮金柑’和‘脆蜜金柑’在苯丙素生物合成途径上有显著差异,该途径涉及木质素在内的多种次生代谢物生物合成。进一步验证分析可知,‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’木质素合成途径的9个关键基因较‘融安金柑’均显著上调表达。因此,与‘融安金柑’相比,‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’木质素合成途径上调表达导致的果实硬度和果皮木质素含量较高是其果皮韧性较强的重要原因。

4 结论

‘融安金柑’‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’成熟果实品质存在显著差异。与‘滑皮金柑’及‘脆蜜金柑’相比,‘融安金柑’可溶性固形物含量较低,酸含量高,且极具辛辣刺激味。‘滑皮金柑’口感较硬且在贮藏过程中水分散失过快,最早失去商品价值;‘脆蜜金柑’贮藏期间失水率较低、内在品质稳定且外观无明显变化。综合3个金柑品种内在及外观变化进行评价,‘脆蜜金柑’贮藏品质为三者最佳,3个品种鲜果宜在采后一个月内完成销售。金柑果实硬度、剪切力、木质素和纤维素含量的变化,与有色层和白皮层细胞结构变化密切相关。‘滑皮金柑’与‘脆蜜金柑’成熟果实果皮转录组水平差异较小,二者与‘融安金柑’差异均较大;苯丙烷生物合成途径的改变引起木质素含量的差异,导致3个品种果皮韧性存在差异。

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