科学家揭示了龙眼“减糖”的分子机制,为提高果肉品质提供了新方法

小夏 科学 更新 2024-02-13

说到春节必备的美食,酸甜可口、美味营养的龙眼一定是榜单上的。 作为一种带状水果,它原产于南亚,在印度西南部、斯里兰卡和中国南部等地种植。

一般来说,我们吃的部分是新鲜龙眼的果肉,龙眼还有另一个名字叫假种皮。 以及它所表现出的糖分积累,主要以蔗糖的形式出现。

与许多水果不同,龙眼在成熟和未成熟状态下的颜色与果皮没有太大区别,这使得收获变得困难。 同时,一旦果肉完全成熟,含糖量和甜度就会降低,俗称“减糖”。

因此,为了提高龙眼浆的品质和收获效率,探索龙眼浆含糖量下降的原因具有重要意义。

据介绍,在以往的此类报道中,该领域的研究人员通常从生理学和生化的角度分析纸浆糖含量下降的原因。

近日,广东省农业科学院果树研究所的一个研究团队对蔗糖的分子机制进行了研究,发现蔗糖的主要作用是代谢和运输。

研究人员选择了三个在相似种植条件下生长的10年生Shi Kip longan品种,并收集了17个处于不同发育阶段(开花后几天)的样品。 同时,在每个阶段制备了四个生物学重复,每个重复包括六个果实。

随后,对这些样本组织进行转录组和代谢组分析,鉴定出 873 个代谢物和 26,584 个注释的单基因。

然后,他们得出了以下结论。

首先,假种皮组织中糖含量的变化与淀粉和蔗糖代谢相关的基因表达模式密切相关。

具体而言,糖酵解、三羧酸、发酵和能量代谢的上调在龙眼石的降糖过程中起到了促进作用。 此外,可溶性酸转化酶也是导致龙眼含糖量下降的重要因素。

与立东本龙眼相比,龙眼的可溶性酸转化酶活性和蔗糖磷酸合酶活性更高,蔗糖磷酸合酶活性更低,这可能是龙眼蔗糖降解速度较快的直接原因。 (编者注:Shi Kip、Lidong Ben 和 Ci H 是龙眼的不同品种。 )

其次,与糖积累阶段相比,糖酵解途径中的基因表达以及纤维素和木质素含量在糖下降阶段增加。

此外,除了龙眼果实发育过程中不可避免的呼吸消耗外,蔗糖运输的中断也是龙眼蔗糖含量突然下降的关键。

总之,糖酵解、纤维素和木质素的合成以及蔗糖转运的破坏是龙眼假种皮含糖量下降的主要原因。

基于这一结果,课题组构建了龙眼果肉含糖量下降的调控模型。

在积糖阶段,叶片合成的蔗糖会通过蔗糖转运蛋白输送到假种皮,发生呼吸耗竭。

然后,当假种皮中的蔗糖达到峰值水平时,就会开始抑制蔗糖转运蛋白的表达,进而破坏蔗糖的正常转运过程。

在产生的蔗糖代谢物中,有一部分被呼吸作用消耗,另一部分用于合成纤维素和木质素,从而降低龙眼果肉的含糖量。

图丨龙眼降糖调控模型(**lwt-食品科学与技术).

近日,相关**文章发表在LWT - Food Science and Fruit上,题目为“Disrupted Sugar Transport and Continuing Sugar Consumption Lead to Sugar Decline in maturee 'Shixia' Longan Fruit”。 技术[1]。

图丨相关**(LWT - 食品科学与技术)。

本**第一作者为本**,广东省农业科学院果树研究所副研究员郭东亮为本**第一作者。

据了解,为了延缓龙眼果肉中含糖量的下降,提高果实品质,该领域的研究人员通常采用抑制呼吸消耗的手段。

例如,在龙眼果肉成熟过程中,喷洒鱼藤酮、叠氮化钾和叠氮化钠等呼吸抑制剂。 但是,这种方法会给人类和环境带来一定的危害。

现在,基于这项研究,该团队提供了一种通过调节糖运输而不是抑制呼吸劳累来延缓龙眼果肉中糖含量下降的新方法。

在成熟的果实中,农杆菌的瞬时转化可用于增加蔗糖转运蛋白或转录因子的表达。

或者,病毒诱导的基因沉默技术可用于沉默转录抑制因子的基因表达,最终实现蔗糖转运蛋白的持续表达。 让糖继续输送到龙眼假种皮,以延缓含糖量的下降。

事实上,由于与龙眼浆蔗糖转运蛋白相关的研究并不多,因此在这项研究的基础上,课题组计划继续研究其生物学功能及其在减糖过程中所起的作用。

参考文献: 1s., huang, x., lv.et al. disrupted sugar transport and continued sugar consumption lead to sugar decline in ripe ‘shixia’ longan fruit. lwt-food science and technology 191, 115620(2023).

支持:正义。

排版:Dox。

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