项目文章合集 | 手把手教学，打通植物多组学研究思路

发文单位：广州农业科学院

发文时间：2026年2月

主要技术：转录组+植物广靶代谢组

主要内容

葫芦科丝瓜果实常带有苦味，该性状主要由葫芦素造成。但与苦味相关的葫芦素种类，以及丝瓜果实生长发育过程中葫芦素积累的分子机制，目前尚不明确。

本研究在丝瓜中共鉴定出633种代谢物，涵盖生物碱、黄酮类、萜类等，其中苦味品种与无苦味品种间有364种关键代谢物存在显著差异。苦味丝瓜中葫芦素B、葫芦素D含量显著更高，且从无苦味品种到极苦品种，二者含量呈上升趋势。

转录组分析筛选得到25577个差异表达基因，苦味果实中萜类生物合成通路相关基因表达上调。代谢组与转录组联合分析发现，编码葫芦二烯醇合酶的LaCBS基因，是葫芦素生物合成首个关键步骤的核心基因，该基因与丝瓜细胞色素P450基因LaP450s、乙酰转移酶基因LaACT共同形成基因簇。此外，在丝瓜种间杂交材料中，两个LaCBS基因分别存在于两组基因簇内，且均伴随有LaP450s与LaACT基因。

研究共鉴定出746个差异表达转录因子，其中包含103个丝瓜bHLH家族基因；有两个丝瓜bHLH基因与LaCBS、LaACT的表达呈正相关。高温与脱落酸胁迫可激活葫芦素生物合成通路。

上述研究结果为阐明苦味丝瓜果实中葫芦素的生物合成分子机制提供了理论依据。

发文单位：西南大学农学院玉米研究所、美国密苏里州立大学

发表时间：2026年4月

研究技术：感官评价+理化指标+转录组+非靶向代谢组

主要内容

本研究鉴定出一种新型软质糯玉米，其特点为蒸煮后质地绵软、老化速度慢。为探究该独特性状相关的结构与分子特征，本研究结合淀粉理化性质、分子结构、转录组及代谢组分析，开展了全面的对比试验。

与普通糯玉米淀粉相比，该软质糯玉米淀粉直链淀粉含量更低、膨胀力更小，糊化特性存在明显差异，且糊化温度更高。分子结构分析显示，其重均分子量与数均分子量更大、多分散性更低，支链淀粉链长分布也发生改变：B1链占比上升，A链与B2链占比下降。

转录组分析筛选出多个淀粉合成关键差异表达基因，其中SSIIIb-2被认定为可能导致淀粉结构变异的候选基因。代谢组与转录组联合分析发现，淀粉蔗糖代谢、苯丙烷合成等代谢通路发生改变，这或与玉米的口感及风味性状相关。

本研究从多维度解析了这款风味独特的新型玉米，不仅为建立完善的玉米品质评价体系奠定基础，也为培育口感更佳的糯玉米品种提供了潜在育种靶点。

图5 蜡质玉米粒与软蜡质玉米粒在各发育阶段差异表达基因及KEGG通路分析

发文单位：延边大学

发表时间：2026年4月

主要技术：生理指标+转录组+非靶向代谢组

主要内容

平果梨（Pyrus pyrifolia cv. Pingguoli）拥有近百年栽培历史，芽变选种是其重要的育种方式。本研究采用转录组高通量测序技术与非靶向代谢组学，对平果梨大果芽变株系与普通株系果实的细胞分裂期、快速膨大期及成熟期开展分析。

结果显示，相较于普通株系，大果芽变株系单果平均重量提升46.32%，可溶性固形物含量下降19.10%。大果芽变株系果实的总酚、总黄酮含量及抗氧化酶活性显著更高，可溶性糖、还原糖与可溶性蛋白含量则显著更低。

转录组分析表明，两组样品间差异基因显著富集于戊糖与葡萄糖醛酸互作、淀粉和蔗糖代谢、角质与木栓质及蜡质生物合成等关键代谢通路。上述通路中挖掘到特异差异表达基因（如参与糖代谢、蜡质合成的基因），推测其可调控大果芽变株系的果实大小、外观及营养品质。

液相色谱-串联质谱分析筛选出差异积累的核心代谢物，包括L-精氨酸、咖啡酸、L-半胱氨酸、5′-磷酸吡哆胺、5′-磷酰硫酸腺苷、新戊内酯D、绿原酸、葡萄糖酸，这些物质直接造成两类株系果实营养成分与抗氧化能力的差异。本研究通过联合分析，明确了两个株系果实三个发育阶段中与代谢物关联最密切的基因。

研究结果可为平谷梨芽变育种及果实品质形成机制的后续研究提供参考依据。

图4 代谢组学分析

发文单位：重庆市农业科学院茶叶研究所、西南科技大学、西南科技大学

发文时间：2026年5月

主要技术：生理指标+非靶向代谢组

主要内容

老鹰茶（豹皮樟）是一种传统无咖啡因草本饮品，因其保健功效受到越来越多消费者青睐。目前，加工工艺如何影响其代谢组分与生物活性，相关机制尚不明确。本研究分析了青老鹰茶（GHT）、黄老鹰茶（YHT）、黑老鹰茶（BHT）三种加工制品的化学成分、代谢图谱及体外生物活性。

化学检测结果显示，青老鹰茶加工为黑老鹰茶的过程中，酚类与黄酮类物质含量大幅下降，茶汤色泽也由黄绿明显转变为橙红。非靶向代谢组学共检测到5163个代谢物特征峰，其中2610个存在显著差异，主要归属于黄酮类、酚酸类、氨基酸及糖类物质。

分子网络分析表明，苯丙烷类生物合成与氨基酸降解是加工过程中发生重塑的核心通路，该过程促使青老鹰茶中的单体黄烷醇转化为黑老鹰茶中的复合聚合色素。代谢组分的改变也造成生物活性出现明显差异：青老鹰茶的抗氧化能力及α-淀粉酶抑制活性最强。

本研究系统解析了老鹰茶品质形成的代谢特征，为阐释其作用机理、以及在功能性食品中的定向开发应用提供了科学依据。

图4 绿鹰茶、黄鹰茶与黑鹰茶之间的差异代谢物分析

发文单位：石河子大学农学院、新疆农业科学院植物保护研究所

发文时间：2026年2月

主要技术：表型测量+转录组+非靶向代谢组+多组学联合分析

主要内容

西花蓟马是一种世界性入侵害虫，对经济蔬菜作物造成严重危害。为阐明寄主植物与西花蓟马间的互作关系，并为绿色防控策略研发提供依据，本研究对健康植株与受西花蓟马取食48小时的植株开展转录组、代谢组及相关代谢物分析，解析两种寄主植物的防御应答特征。

结果表明，西花蓟马取食可显著诱导植株体内油菜素内酯与茉莉酸信号通路，激活苯丙烷代谢通路，促进木质素前体物质芥子醇积累与木质素合成，以此增强细胞壁硬度，构建物理防御屏障。

研究证实，黄瓜和豇豆可通过激素-代谢通路的交叉调控协同促进木质素合成，抵御蓟马危害。而西花蓟马则会调整寄主选择行为与繁殖投入，以此突破植物防御，体现出植食性昆虫与寄主植物间的适应性对抗。本研究揭示了植物与蓟马互作的分子机制，为研发绿色害虫防治技术提供了理论参考。

图5 黄瓜中苯丙烷类化合物生物合成及植物激素信号通路的变化