比較代謝組和轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示“19香”水稻香氣物質(zhì)組成及其形成途徑

劉志濤，梁嘉燕，孔雷蕾，胡曉丹，鄭奕雄，白嵩*

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院 廣東廣州 510230）（2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南優(yōu)質(zhì)稻遺傳育種實驗室（部省共建），廣東省水稻育種新技術(shù)重點實驗室，廣東省水稻工程實驗室，廣東廣州 510640）

香氣作為優(yōu)質(zhì)稻品種重要的品質(zhì)性狀之一，香氣濃郁的優(yōu)質(zhì)稻米擁有更高的消費吸引力和市場價值。因此，研究香稻的香氣物質(zhì)組成及其形成機制，解析環(huán)境對香氣物質(zhì)的影響對香稻品種的選育，以及香稻異地種植后其香氣品質(zhì)的穩(wěn)定性具有重要意義。

目前已通過氣質(zhì)聯(lián)用、電子鼻等方法從稻米中鑒定出200多種香氣物質(zhì)[1]，其中2-乙?；?1-吡咯啉（2-Acetyl-1-Pyrroline，2AP）[2]是研究較多的一種具有爆米花香味的雜環(huán)類化合物。此外，有部分氣味閾值較低的雜環(huán)類化合物，如2-乙酰基-2-噻唑啉、2-甲基呋喃、2-戊基呋喃等也能為稻米香氣貢獻(xiàn)不同風(fēng)味[3]。張江麗等[4]從云南地方香稻品種排香沙糯中發(fā)現(xiàn)含量較高的揮發(fā)性物質(zhì)是具有果香、草香等風(fēng)味的己醛和壬醛。Hinge等[5]通過比較香稻與非香稻發(fā)育時期的揮發(fā)性成分發(fā)現(xiàn)，香稻中的庚醛、(E)-2-辛醛、苯乙醛、戊醛、壬醛、(E)-2-壬烯醛等醛類物質(zhì)含量均高于非香稻。有研究表明醇類物質(zhì)中的1-己醇和1-丁醇能賦予稻米甜味、花果香等風(fēng)味[4]，此外在所有水稻品種中具有較高含量的1-辛烯-3-醇，可賦予大米蘑菇和秸稈風(fēng)味。但印度香米則具有較高含量的己醇[6]。

鑒于不同稻米中各類物質(zhì)的占比有所差異，香稻的最終風(fēng)味源于多種揮發(fā)性物質(zhì)的共同作用[7]，而能被人類嗅覺系統(tǒng)感知到的揮發(fā)性物質(zhì)主要來自于氨基酸、脂肪酸和類胡蘿卜素等前體物質(zhì)[8]。如稻米的香氣物質(zhì)來源于氨基酸和脂肪酸的生成代謝途徑。研究表明脯氨酸、鳥氨酸和谷氨酸的代謝途徑是香稻關(guān)鍵性香氣成分2AP的主要來源，其中脯氨酸的酶促反應(yīng)產(chǎn)生2AP的前體物質(zhì)吡咯啉-5-羧酸（Pyrroline 5 Carboxylic Acid，P5C），而鳥氨酸和谷氨酸是2AP的重要氮源[9]。芳香族氨基酸苯丙氨酸的代謝可產(chǎn)生氣味閾值較低且具有花果香味的風(fēng)味物質(zhì)，如苯乙醛、苯乙酸、苯乙醇等物質(zhì)[10]。脂肪酸在脂氧合酶或者α-和β-氧化酶作用下，產(chǎn)生具有香氣的醛、醇、酮和酸類等物質(zhì)。據(jù)研究報道，油酸和亞油酸的分解產(chǎn)物和氧化速度存在差異[11]，因此對兩者分解產(chǎn)物的鑒定可用來作為脂質(zhì)氧化的標(biāo)記[12,13]。

根據(jù)前人研究以及農(nóng)戶調(diào)查發(fā)現(xiàn)同一香稻品種異地種植后其香氣發(fā)生顯著差異，該變化不利于維持稻米香氣品質(zhì)的穩(wěn)定性以及香稻品種種植區(qū)域的擴大。目前關(guān)于香稻香氣成分的研究主要集中于對特征性香氣成分2-乙?；?1-吡咯啉（2AP）的合成途徑及其潛在的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究，但其他香氣物質(zhì)的合成通路以及分子遺傳機制有待研究和解析。

1 材料與方法

1.1 材料及種植

優(yōu)質(zhì)秈型香稻品種“19香”是廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所培育的香型絲苗米新品種，是當(dāng)前廣東省各地絲苗米產(chǎn)業(yè)園的主栽品種。本實驗于2021年早季在廣東省龍川市和連山市的水稻育種試驗基地種植香稻“19香”，采用人工手插，株行距為20 cm×20 cm，常規(guī)水肥管理。于兩地稻苗抽穗期時各選取部分長勢一致的開花穎殼并用馬克筆標(biāo)記，在花后10 d（乳熟期）采用消毒鑷子將標(biāo)記的籽粒胚乳剝?nèi)?，存放于無菌2 mL研磨管，剝?nèi)∵^程于液氮條件下完成。將兩地剝?nèi)『蟮臉悠返攘糠譃?2份，其中9份用于組學(xué)實驗，3份用于qRT-PCR驗證。另外各取3份長勢一致的劍葉和穗用于相關(guān)生理指標(biāo)測定，所有材料液氮冷凍后存儲于-80 ℃冰箱。

1.2 儀器設(shè)備

安捷倫7890B氣相色譜串聯(lián)5977B質(zhì)譜儀；固相微萃取裝置（Supelco 50/30 μm，DVB/CAR/PDMS，Stableflex (2 cm)）；illumine NovaSeq 6000，illumina公司，美國。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

將剝?nèi)〉母黝愖蚜Ｅ呷闃悠凡捎肔UKYM-1樣品冷凍研磨儀（廣州）研磨制粉，參數(shù)為溫度-35 ℃，頻率55 Hz，時間50 s，全程保持液氮條件下進行。用于生理指標(biāo)測定的葉、穗分別設(shè)定3個生物學(xué)重復(fù)。

1.3.2 GC-MS檢測

準(zhǔn)確稱取100 mg粉狀樣品于20 mL頂空瓶中，加入10 μL 2-辛醇（2-Octanol，純度≥99.15%）作為內(nèi)標(biāo)，90 ℃水浴鍋平衡5 min后，迅速插入固相微萃取裝置（Supelco 50/30 μm，DVB/CAR/PDMS，Stableflex (2 cm)），60 ℃條件下吸附30 min。

檢測平臺：Agilent7890B/5977B GC-MS。采用自動進樣器進樣1 μL樣品量。氣相條件：氣相色譜柱DB-Wax（630 m×250 μm×0.25 μm，美國安捷倫公司）；載氣為氦氣，流速為1.0 mL/min；不分流進樣，程序化升溫為40 ℃保持4 min，隨后以5 ℃/min的速率上升至245 ℃，保持5 min。質(zhì)譜條件：電子轟擊型離子源；電離電壓-70 eV；離子源溫度230 ℃；四級桿溫度150 ℃；接口溫度250 ℃；掃描模式為全掃，質(zhì)量范圍m/z：20～500。

1.3.3 轉(zhuǎn)錄組驗證測定

用CTAB法提取樣本總RNA，完成cDNA文庫構(gòu)建后，使用illumina NovaSeq 6000（illumina公司，美國）高通量測序平臺對cDNA文庫進行測序，獲得原始數(shù)據(jù)。

采用qRT-PCR技術(shù)選取14個差異表達(dá)基因進行驗證?；蛐蛄行畔腡he Rice Annotation Project Database（RAP）獲得，引物采用Primer 3設(shè)計。RNA反轉(zhuǎn)錄采用5×ALL-In-One RT MasterMix with AccuRT試劑盒。按照Hieff qPCR SYBR Green Master Mix（No Rox）試劑盒操作說明對反轉(zhuǎn)錄獲得的cDNA進行qRT-PCR驗證。每個基因采用3個生物學(xué)重復(fù)和3個技術(shù)重復(fù)測定表達(dá)水平。Actin基因被用作獲得Ct值標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)源性參照基因，基因的相對表達(dá)量采用ΔΔCt法計算。

1.3.4 2 AP合成相關(guān)生理指標(biāo)測定

根據(jù)Holmstr?m等[14-16]的方法提取粗酶液用以測定鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶、吡咯啉-5-羧酸合成酶、二胺氧化酶、吡咯啉-5-羧酸鹽和丙酮醛，略做修改。稱取劍葉和穗的粉樣0.300 g左右，加入3 mL Tris-HCl緩沖液（50 mmol/L，pH值7.5）勻漿，于8 000 r/min、4 ℃條件下離心20 min，上清液置于-20 ℃條件下儲存。

參考Chen等[17-19]等的方法測定鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶活性，酶活性單位為μmol/(g·h·FW)；參考Zhang等[20-22]的方法測定吡咯啉-5-羧酸合成酶活性，酶活性單位為μmol/(g·h)；參考Su等[23-25]的方法測定二胺氧化酶活性，酶活性單位為u/mg protein；參考Wu等[26]的方法測定吡咯啉-5-羧酸含量，單位為μmol/g；丙酮醛含量的測定參考Yadav等[27,28]的方法，單位為μmol/g。

1.4 數(shù)據(jù)分析

1.4.1 代謝組數(shù)據(jù)分析

使用Chroma TOF軟件（V4.3x，LECO）和NIST數(shù)據(jù)庫對質(zhì)譜數(shù)據(jù)進行峰提取、基線矯正、解卷積、峰積分、峰對齊等分析[29]，根據(jù)質(zhì)譜匹配度、保留時間指數(shù)匹配和XIC圖特征峰面積等對代謝物進行定性定量鑒定。使用MetaX[29]軟件進行無監(jiān)督主成分分析（PCA）、偏最小二乘法判別分析（PLS-DA），采用變量投影重要度（VIP）＞1，差異倍數(shù)FC＞1.5或FC＜0.667且Pvalue＜0.05為差異代謝物的篩選條件。

1.4.2 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析

使用HISAT2 v2.0.5軟件配對末端clean reads與參照基因組比對；采用StringTie（1.3.3b）[30]進行新基因預(yù)測；采用featureCounts（1.5.0-p3）計算映射到每個基因的讀數(shù)；可變剪切分析使用rMATS（4.1.0）軟件；使用DESeq2軟件（1.20.0）進行龍川組和連山組樣本之間的差異表達(dá)分析；通過clusterProfiler（3.8.1）軟件實現(xiàn)差異表達(dá)基因的GO富集分析及分析KEGG通路中差異表達(dá)基因的統(tǒng)計富集。

1.4.3 生理指標(biāo)數(shù)據(jù)處理

酶活數(shù)據(jù)采用office2007進行原始數(shù)據(jù)輸入與處理，采用“Statixtix 8.1”（數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計軟件，Tallahassee，F(xiàn)L，USA）進行數(shù)據(jù)處理，其中標(biāo)準(zhǔn)誤樣本數(shù)為3個重復(fù)。數(shù)據(jù)圖各處理平均值后無標(biāo)記表示P≥0.05，無顯著差異，標(biāo)記“*”表示P≤0.05，差異顯著（LSD），P≤0.01標(biāo)記用“**”表示差異極顯著（LSD）采用Office 2007進行繪圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 “19香”香氣物質(zhì)成分分析

龍川組和連山組樣本中的揮發(fā)性代謝物成分見表1，兩個產(chǎn)地的“19香”共鑒定出220種揮發(fā)性代謝物，其中共檢測出39種香氣物質(zhì)，分別有10種醛類、8種醇類、8種酮類、5種酸類、3種酚類、3種雜環(huán)類以及2種酯類物質(zhì)。

為更好表達(dá)異地種植后“19香”的揮發(fā)性代謝物差異性，本實驗進行了有監(jiān)督的PLS-DA分析（圖1）。結(jié)果表明，兩組樣本差異顯著，另外模型中的R2Y（0.98）和Q2Y（0.90）接近1，且R2Y＞Q2Y，說明模型建立良好。

圖1 龍川組和連山組比較對的PLS-DA模型得分散點圖Fig.1 The scatter plot of the PLS-DA model for the comparison of the Longchuan formation and the Lianshan formation

2.2 差異香氣物質(zhì)篩選和通路富集分析

進一步基于PLS-DA模型第一主成分的變量投影重要度（Variable Importance in the Projection，VIP）值和差異倍數(shù)（Fold Change，F(xiàn)C），并結(jié)合T-test的P值篩選差異表達(dá)代謝物，設(shè)置條件為VIP＞1.0，差異倍數(shù)FC＞1.5或FC＜0.667且Pvalue＜0.05。兩組樣本中共篩選到14種香氣物質(zhì)的相對含量存在顯著差異（表2）。與連山組樣本相比，龍川組樣本中的2-乙?；?1-吡咯啉（2AP）和一種表現(xiàn)為泥土味的2-乙基-1-己醇相對含量顯著增加，另外12種香氣物質(zhì)相對含量顯著減少，主要是酮類、醛類、醇類和酸類物質(zhì)，這些物質(zhì)大部分呈現(xiàn)花香、果香等風(fēng)味。

表2 差異香氣物質(zhì)Table 2 Differential aroma substances

KEGG通路富集分析有助于確定差異代謝物參與的最主要生化代謝途徑和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。本實驗發(fā)現(xiàn)的差異代謝物共注釋到12條代謝通路（圖2），其中顯著富集于次級代謝物合成途徑。

圖2 差異代謝物KEGG代謝通路散點圖Fig.2 Scatter plot of differential metabolites KEGG metabolic pathway

2.3 差異表達(dá)基因篩選

以|log2(FoldChange)|≥1且pad j≤0.05為篩選條件，從龍川和連山兩組樣本中共獲得145個差異表達(dá)基因，其中以連山組樣本為對照，龍川組樣本有56個基因上調(diào)表達(dá)，89個基因下調(diào)表達(dá)，差異結(jié)果通過火山圖表示（圖3）。結(jié)果表明同一香稻品種在不同地區(qū)種植后在轉(zhuǎn)錄水平上存在明顯差異。

圖3 差異表達(dá)基因篩選結(jié)果Fig.3 Differentially expressed genes screening results

2.4 功能注釋、通路富集和香氣物質(zhì)形成相關(guān)基因篩選

采用GO功能和KEGG數(shù)據(jù)庫對差異表達(dá)基因進行功能注釋和通路富集分析。結(jié)果表明，GO功能注釋結(jié)果表明145個差異表達(dá)基因主要參與74個生物過程，涉及到16類細(xì)胞組分，在53種分子功能上發(fā)揮作用。將生物過程、細(xì)胞組分和分子功能前十個條目及注釋到對應(yīng)條目上的基因數(shù)量繪制成柱狀圖進行展示（圖4），如圖4a結(jié)果顯示，與連山組相比，龍川組樣本中參與生物進程的大部分基因表達(dá)量顯著下調(diào)，但在有機酸分解代謝、多糖分解代謝、光合作用和大分子分解代謝4個生物進程有四個基因的表達(dá)量呈上調(diào)表達(dá)。與所涉及的細(xì)胞組分上兩組樣本表達(dá)情況較為相似（圖4b），但在分子功能上有所區(qū)別（圖4c）。以連山組樣本為對照，龍川組樣本在提高β-淀粉酶活性、水解酶活性、水解O-糖基化合物、氧化還原酶活性以及雙加氧酶活性的相關(guān)基因表達(dá)量顯著上調(diào)。

圖4 差異表達(dá)基因在GO功能類別中的分布情況Fig.4 Distribution of differentially expressed genes in GO functional categories

基于轉(zhuǎn)錄組的KEGG數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)145個差異表達(dá)基因共注釋到20條通路上（圖5），其中類胡蘿卜素生物合成（dosa00906）為顯著富集通路，注釋到該途徑有三個差異表達(dá)基因，兩個上調(diào)表達(dá)基因OsNCED4（Os07g0154100）和OsNCED5（Os12g0617400），一個下調(diào)表達(dá)基因Os04g0578400，三個基因都是控制脫落酸（ABA）合成關(guān)鍵基因[31]。在本實驗中還發(fā)現(xiàn)另外三個與脫落酸代謝以及茉莉酸含量調(diào)控相關(guān)的基因OsFbx352（Os10g0127900）、OsPGIP4（Os05g0104700）和一個MYB轉(zhuǎn)錄因子（Os01g0975300）。

圖5 差異表達(dá)基因KEGG通路分析Fig.5 KEGG pathway analysis of differentially expressed genes

進一步篩選出最有可能參與香氣物質(zhì)形成的14個差異表達(dá)基因，利用qRT-PCR技術(shù)進行表達(dá)水平驗證，其中基因表達(dá)量上調(diào)有10個，下調(diào)表達(dá)4個。結(jié)果表明，14個差異基因的表達(dá)量變化趨勢與轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果變化趨勢保持一致（圖6）。

圖6 轉(zhuǎn)錄組驗證結(jié)果Fig.6 Transcriptome validation results

香稻香氣品質(zhì)對環(huán)境極為敏感，有研究發(fā)現(xiàn)香稻巴斯馬蒂品種在印度和巴基斯坦的Punjab地區(qū)種植時，相較于其他地區(qū)或國家，香氣質(zhì)量更高[32]。同時有研究表明生態(tài)環(huán)境中的光、溫、水、土壤性質(zhì)以及非生物脅迫均能影響稻米最終的香氣物質(zhì)[33,34]。其中溫度、土壤性質(zhì)以及非生物脅迫的影響較大。本研究根據(jù)KEGG富集分析同樣發(fā)現(xiàn)差異代謝物富集到次級代謝物的生物合成途徑。而次生代謝物的生物合成途徑與環(huán)境中的氣候、土壤條件等因素密切相關(guān)[35]。Yu等[36]研究表明香稻品種間差異香氣物質(zhì)與次生代謝物的生物合成、蛋白質(zhì)消化及吸收有關(guān)。本研究中通過對兩組樣本的qRT-PCR驗證發(fā)現(xiàn)有兩個上調(diào)基因在兩組樣本中具有顯著差異。其中Os01g0975300是一個MYB轉(zhuǎn)錄因子，通過調(diào)節(jié)脅迫誘導(dǎo)脫落酸合成，對水稻耐鹽和耐旱具有重要作用[37]，還有Os03g0745000是一個熱激轉(zhuǎn)錄因子，是熱脅迫防御響應(yīng)中的一個調(diào)節(jié)因子[38]。脫落酸作為一種脅迫激素，因此推測在連山種植“19香”可能遇到了較強的逆境脅迫。廣東省的龍川市和連山市均屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，根據(jù)廣東省氣象數(shù)據(jù)顯示在六七月份的日平均氣溫一般達(dá)到29～30 ℃，以上兩個基因的上調(diào)表達(dá)，說明“19香”在連山種植時候受到的溫度脅迫程度較高，進而引起兩地香氣物質(zhì)相對含量上的差異。

脫落酸在籽粒發(fā)育過程中具有關(guān)鍵性的作用。Kong等[39]研究在香稻幼苗時期加入外源脫落酸后，采用GC-O和SPME-GC-MS技術(shù)發(fā)現(xiàn)籽粒中的壬醛氣味活性值降低，作者推測脫落酸可能會影響到籽粒中香氣物質(zhì)的改變。同年作者[40]在研究茉莉酸含量與香氣物質(zhì)之間的相關(guān)性實驗發(fā)現(xiàn)，脫落酸和茉莉酸的信號通路之間不同的調(diào)節(jié)作用有可能會影響香味物質(zhì)壬醛的代謝途徑。結(jié)合本研究的RNA-seq數(shù)據(jù)表明，注釋到類胡蘿卜素合成途徑的三個差異表達(dá)基因，Os07g0154100、Os12g0617400和Os04g0578400都是控制脫落酸（ABA）合成相關(guān)基因[41]。還發(fā)現(xiàn)另外三個與脫落酸代謝以及茉莉酸含量調(diào)控相關(guān)的基因OsFbx352（Os10g0127900）、OsPGIP4（Os05g0104700）和一個MYB轉(zhuǎn)錄因子（Os01g0975300），以上基因在龍川組與連山組比較對中，除了Os04g0578400外，其余基因在龍川組樣本中表達(dá)量顯著上調(diào)，結(jié)合代謝組學(xué)結(jié)果中壬醛相對含量在兩組樣本中的變化，推測脫落酸合成代謝相關(guān)基因及茉莉酸含量調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)可能與香氣物質(zhì)壬醛的形成有一定的調(diào)控作用，在本實驗中表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。具體的調(diào)控機制有待進一步探索。

脂肪酸的合成代謝中的相關(guān)基因?qū)5醛和C9醛物質(zhì)，如庚醛、戊醛、壬醛和(E)-2-壬烯醛等的合成有一定的調(diào)控作用[6]。醇類中的1-辛醇和1-辛烯-3-醇、呋喃類的2-戊基呋喃等是由脂質(zhì)氧化途徑所產(chǎn)生的香氣物質(zhì)。本研究篩選出的差異表達(dá)基因里，根據(jù)KEGG數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)，與脂肪酸合成代謝相關(guān)的基因Os04g0445700（編碼3-氧代酰基合酶基因）是乙酰輔酶A合成脂肪酸途徑的調(diào)控基因之一，進一步分析可知，以連山為對照，該基因在龍川樣本中的表達(dá)量下調(diào)，說明在連山樣本中合成的脂肪酸含量較高，在相關(guān)酶作用下發(fā)生的脂質(zhì)氧化程度也較高，進而在代謝組中表現(xiàn)為具有較高含量的醛醇類等香氣物質(zhì)。

2.5 2AP合成相關(guān)生理指標(biāo)測定

香稻品種中的特征性香氣成分2AP的合成途徑目前已得到較為清晰地研究。脯氨酸代謝是2AP合成相關(guān)的重要途徑之一，在相關(guān)酶作用下脯氨酸代謝產(chǎn)物Δ1-吡咯啉（2AP的前體物質(zhì)），能夠與糖酵解途徑產(chǎn)物甲基乙二醛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生2AP[42,43]，另外鳥氨酸和谷氨酸是2AP合成的重要氮源[9]。

比較兩組樣本的轉(zhuǎn)錄組結(jié)果得出，氨基酸代謝途徑及多胺降解途徑相關(guān)基因在兩組樣本間未達(dá)到顯著差異，但與2AP前體物質(zhì)的合成途徑的一些關(guān)鍵酶活性具有差異性（圖7）。如圖所示，與連山相比，龍川組樣本顯著提高了乳熟期葉片二胺轉(zhuǎn)氨酶（DAO）活性，顯著提高了165.38%，而對甲基乙二醛（MG）、鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶（OAT）活性以及吡咯啉-5-羧酸鹽（P5C）分別顯著降低了24.57%、10%和22.29%。對該時期的葉片而言，與連山相比，龍川樣本的吡咯啉-5-羧酸合成酶活性（P5CS）差異不顯著。而在籽粒中，與連山相比，龍川樣本中的P5C含量、OAT和DAO活性分別顯著降低了10.75%、12.33%和641.18%，對P5CS活性和MG含量則顯著提高了70.79%和16.40%。結(jié)果表明，與連山組樣本相比，P5C含量、OAT活性以及DAO活性在龍川組樣本中顯著降低，而MG含量和P5CS活性則顯著提高，說明不同地區(qū)種植引起2AP前提物質(zhì)的合成相關(guān)酶活性的差異，其次糖酵解途徑產(chǎn)物MG可能是引起最終2AP含量差異的關(guān)鍵物質(zhì)。另外我們還發(fā)現(xiàn)這些酶活性和產(chǎn)物含量在葉片和籽粒中具有不同的表現(xiàn)，說明2AP的生物合成潛在機制較為復(fù)雜。目前關(guān)于水稻2AP合成的潛在機制的兩種說法，有一種說法表明是葉片和莖鞘合成2AP轉(zhuǎn)運到籽粒中，另外一種說法則表示葉片中的脯氨酸轉(zhuǎn)移到籽粒中進行2AP的合成[44,45]，但尚未有研究證明關(guān)鍵性調(diào)控機制，還需進一步的研究及驗證。

圖7 乳熟期2AP在葉片和籽粒中的相關(guān)生理指標(biāo)Fig.7 Physiological indicators of 2AP in leaves and grains at milk maturity

3 結(jié)論

本研究著眼于同一香稻品種“19香”通過異地種植所引起的香氣品質(zhì)差異現(xiàn)象以及為擴大香稻種植區(qū)域的需求，緊密圍繞香稻香氣對環(huán)境敏感的問題，開展香稻乳熟期籽粒胚乳中香氣物質(zhì)合成相關(guān)調(diào)控機制的研究。在結(jié)合GC-MS非靶向代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究下發(fā)現(xiàn)，“19香”在經(jīng)過兩地種植后其香氣物質(zhì)的相對含量發(fā)生顯著差異，溫度脅迫和脂肪酸代謝可能是引起香氣物質(zhì)含量差異的關(guān)鍵因子，脫落酸合成代謝相關(guān)基因?qū)ο銡馕镔|(zhì)可能具有一定的調(diào)控作用，此外在本研究中發(fā)現(xiàn)，異地種植同一香稻品種，能量代謝和碳水化合物代謝途徑是香氣物質(zhì)2AP合成的關(guān)鍵調(diào)控機制?；趯ο愕鞠銡馕镔|(zhì)形成機制的初探，旨在通過代謝組和轉(zhuǎn)錄組多組學(xué)分析方法，挖掘在大田環(huán)境下稻米香氣物質(zhì)形成過程中可能的關(guān)鍵物質(zhì)與通路，為完善稻米香氣形成的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控以及日后香稻品種改良提供理論依據(jù)。