摘要
芒果因其独特的香气而备受推崇，这种香气与味道和营养价值有着密切的联系。本研究对两种具有不同芳香特征的品种进行了调查：成熟的黄色“台农一号”（TN）和成熟的绿色“贵妃 82”（GR）。通过电子鼻、气相色谱 - 质谱联用和转录组测序，我们确定了关键的香气化合物及其相应的差异表达基因（DEGs）。TN 芒果中的主要化合物是萜品烯，而 GR 芒果中的主要化合物是β-石竹烯。我们发现了 25 个与萜类生物合成相关的差异表达基因（DEGs）和 35 个与脂肪酸代谢相关的基因。加权基因共表达网络分析（WGCNA）发现了与 TN 芒果香气相关的转录因子（TFs）（bHLH68/79/130、WRKY6 和 LRL3）以及与 GR 芒果香气相关的转录因子（WRKY24、WRI1、GT-3A、HSFA5 和 SRM1）。WRKY24、WRI1、GT-3A 和 HSFA5 等转录因子可能在“贵妃 82”芒果中β-石竹烯和脂肪酸代谢物的合成调节中发挥作用。这项研究阐明了挥发性化学物质生成的关键遗传决定因素，增强了我们对影响芒果品种间香气差异的分子机制的理解。研究结果加深了对芒果香气和风味变化基本机制的认识。此外，这些发现为储存期间的采后风味调节提供了理论依据，对提高独特芒果品种资源的利用效率具有重要意义。
引言
芒果（Mangifera indica L.）是漆树科芒果属的一种植物，被誉为“水果之王”，在全球栽培水果中仅次于香蕉，位居第二（H. Liu 等人，2020 年）。芒果具有丰富的遗传多样性和多样的用途，在热带和亚热带地区广泛种植，深受消费者喜爱（Lehner 和 Siegmund，2020 年；Tang 等人，2024 年）。作为一种重要的热带经济水果，芒果的商业价值主要源于三个关键特性：独特的香气、甜美的多汁口感以及丰富的营养价值（Pathak，2024 年）。挥发性有机化合物（VOCs）在决定水果风味和成熟度方面起着关键作用，直接影响消费者的接受度和市场价值（Lehner 和 Siegmund，2020 年；Bai 等人，2022 年；H. Xie 等人，2023 年）。在成熟过程中，芒果中糖苷结合的挥发性有机化合物被释放出来，这对最终的风味和香气质量至关重要（Lebrun 等人，2008 年）。然而，采后催熟的芒果往往无法形成正常的香气特征（Lehner 和 Siegmund，2020 年）。因此，采后成熟过程中风味的形成需要特别关注（Lebrun 等人，2008 年；Lehner 和 Siegmund，2020 年）。芒果挥发物的组成和感官特性在不同产地和品种间差异显著。作为中国主要的芒果生产中心，广西百色地区（一个扶贫典范）为本研究提供了重点研究品种，以表征其独特的园艺特性。‘台农 1 号’（TN）是中国广泛种植的商业品种，而‘桂热 82 号’（GR）则是百色特有的独特地方品种。TN 芒果品种在未成熟时果皮呈绿色，成熟时呈金黄色，具有浓郁的香气、细腻的口感和酸甜适中的风味。相比之下，GR 芒果未成熟时果皮呈深绿色，成熟时转为浅绿色。该品种以清新的木质香气、薄皮、小核、无纤维果肉、高汁水和清爽的甜味而著称。
芒果的香气主要由挥发性有机化合物（VOCs）决定，其中萜烯（特别是单萜）是最丰富的类别（Deshpande 等人，2017 年；MacLeod 和 Snyder，2002 年；Shimizu 等人，2021 年）。其他关键成分还包括酯类、醛类、醇类和酮类（J. H. Zhao 等人，2016 年；Lehner 和 Siegmund，2020 年），它们共同构成了芒果特有的香气（Deshpande 等人，2017 年；Pino 和 Mesa，2006 年）。香气成分的生物合成途径可分为：萜烯生物合成、脂肪酸代谢和氨基酸代谢（Bai 等人，2022 年）。萜烯生物合成通过甲羟戊酸（MVA）或甲基赤藓糖醇磷酸（MEP）途径进行（Pathak 等人，2023 年）。MVA 途径通过法尼基焦磷酸（FPP）产生倍半萜和三萜，而 MEP 途径通过香叶基焦磷酸（GPP）生成单萜，并通过香叶基香叶基焦磷酸（GGPP）生成二萜/四萜（H. Lu 等人，2024 年）。脂肪酸代谢涉及脂氧合酶（LOX）催化的不饱和脂肪酸氧化，生成的中间产物随后由氢过氧化物裂解酶（HPL）和醇脱氢酶（ADH）转化为关键的香气化合物（醇类、醛类和酯类）（Gunstone，1984；Xue 等人，2024）。氨基酸代谢有助于风味化合物的形成（Bai 等人，2022），其中醇酰基转移酶（AATs）在酯类生成中起着关键作用（Shi 等人，2019；Li 等人，2022；杨阳、年楠、于静、景思、朱博、王凯、石宇、白洁、徐浩、寇丽，2025）。
果实香气的生物合成是一个由多种因素调控的复杂且动态的过程，包括关键基因表达和转录因子（TFs）的活性（Xue 等人，2024）。在桃子中，PpTPS1 与香叶醇的合成有关，而 PpTPS2 则参与（E，E）-α-法尼烯的生成（C. Wei 等人，2024）。在玫瑰香葡萄中过表达 VvHMGR 显著增加了萜类化合物的合成（Zhong 等人，2020）。VvDXS 的表达与葡萄中单萜的积累呈正相关（Leng 等人，2023）。近期的研究突出了转录因子在挥发性有机化合物（VOCs）生物合成中的重要性。例如，WRKY51 转录因子的过表达增强了茉莉花萜烯中β-石竹烯的积累（Z. Lu 等人，2023），而 NAC 转录因子上调 TPS1 的转录，增加了猕猴桃中萜烯的生成（Nieuwenhuizen 等人，2015）。在香蕉中，bZIP4 和 bZIP5 转录因子调控像 OMT1、AGT1 和 BanAT 这样的香气合成酶基因，促进芳香化合物的合成（Guo 等人，2018）。在桃子中，NAC1 是合成（Z）-3-己烯基乙酸酯和芳樟醇的正向调节因子（Cao 等人，2024）。对番茄、桃子、草莓和香蕉的研究已经确定了关键的与香气相关的基因和转录因子（H. Lu 等人，2024 年），而芒果研究主要集中在挥发性有机化合物（VOC）的组成和特征香气图谱上。尽管已知不同品种的挥发性有机化合物存在差异（Lebrun 等人，2008 年；Lehner 和 Siegmund，2020 年），但采后成熟期间，尤其是接近呼吸跃变高峰时挥发物的合成和代谢过程仍知之甚少。导致这些差异的遗传机制尚不明确。
主要内容
本研究考察了两种不同芒果品种（成熟黄色的“TN”和绿熟的“GR”）在采后贮藏期间香气变化的分子机制。通过整合多组学方法（电子鼻、气相色谱 - 质谱联用、转录组学和代谢组学），我们确定了关键的挥发性代谢物，并表征了香气差异背后的遗传调控网络。我们的分析揭示了与芒果果肉中挥发性化合物生物合成相关的关键候选基因和转录因子。这些发现为芒果香气的形成提供了基本见解，并为芒果育种计划中改善与香气相关的性状建立了框架。
亮点
阐明两种具有不同芳香特征的芒果品种（一种为黄色成熟品种，另一种为绿色成熟品种）的分子机制。
确定了参与萜类化合物生物合成和脂肪酸代谢的差异表达基因。
运用 WGCNA 软件构建了挥发性化合物合成的分子调控网络。
链接https://doi.org/10.1016/j.foodres.2026.119148
来源：公众号-组学加
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/yVZP6FKrc5CbU6nJgl4MFw
