帕诺米克与中国林业科学研究院合作，于近期在Food Chemistry（最新影响因子5.399）上发表题为Identification of putative genes for polyphenol biosynthesis in olive fruits and leaves using full-length transcriptome sequencing的学术论文，利用靶向代谢组并整合全长转录组测序，揭示油橄榄多酚合成代谢的关键基因。
研究背景
油橄榄（Olea europaeaL.）是世界重要的经济林木，原产于地中海与部分亚洲地区，1956年引进中国。除了高含量的油脂，橄榄还富含多酚类物质，这类次级代谢产物是功能活性成分，具有抗氧化、抑菌、消炎、抗癌、降血压等生物活性。然而，目前关于多酚类物质在油橄榄中合成代谢及其基因调控的研究仍较缺乏。因此，作者运用靶向代谢组学分析联合三代全长转录组测序，对油橄榄多酚类物质的合成代谢从分子层面进行研究。
技术路线
研究结果1.多酚类物质含量分析
液质联用平台对处于不同生长阶段的橄榄果和叶中的十二种多酚类物质进行了靶向分析与精准定量。其中包含5种植物酚酸（对香豆酸、咖啡酸、香草酸、阿魏酸、山楂酸）、2种黄酮醇（芦丁、槲皮素）、2种类黄酮（木樨草素、芹菜素）、1种裂环烯醚萜（橄榄苦苷）以及2种酚类（羟基酪醇、酪醇）。在橄榄果和叶中，植物酚酸的总浓度占12种多酚类物质的43.95%–70.30%。其中，山楂酸是含量浓度最高的酚酸，为698.67–1105.33 ng/mg鲜重，其他各酚酸含量均小于10 ng/mg鲜重。
图1.不同发育阶段橄榄果中的多酚类物质含量
2.与油橄榄类黄酮合成相关的转录本分析
在所有分析的样品中，共鉴定出59845个转录本。对于与黄酮类化合物生物合成代谢通路相关的991个转录本，其中的42个未在油橄榄的果和叶中检出。数据分析发现，387个转录本在不同发育时期中的表达存在显著差异，其中涉及HCT、C3H、CSE、COMT等基因。
图2. 油橄榄类黄酮的生物合成与不同生长阶段的差异性表达基因
3.与油橄榄橄榄苦苷合成相关的转录本分析
由于橄榄苦苷尽在少量物种中存在，其合成通路的研究有限，因此涉及其合成的一些代谢酶未被确定。随着果实成熟，1个GES、4个G8H、1个IS、1个7-DLGT、3个SLS、1个LAMT、3个7-DLH以及3个IO的转录本表达量下降，与橄榄苦苷的浓度变化相对应。
图3. 橄榄苦苷在油橄榄中的生物合成
4.与油橄榄羟基酪醇合成相关的转录本分析
与羟基酪醇生物合成相关的转录本共106个，其中90个在此次研究样品中有表达，51个在不同发育阶段的果实中存在显著性表达差异，35个在不同生长阶段的叶片中存在显著性表达差异。在果实与叶片中发现的DEG共有60个。
图4. 羟基酪醇在油橄榄中的生物合成
5.与油橄榄多酚合成相关的选择性剪接分析
在所有涉及黄酮类化合物代谢、橄榄苦苷合成和羟基酪醇合成的基因中，此研究共发现来自18个基因的232个选择性剪接转录本。在油橄榄中最常见的选择性剪接方式为内含子保留和互斥外显子。这些发现有助于了解多酚类物质在油橄榄中合成的分子机制。
结论
此研究运用靶向代谢组学对不同生长时期的油橄榄果和叶中的多酚类物质进行定量分析，结果表明，在橄榄果中含量最高的多酚类物质为山楂酸，可达1000 ng/mg鲜重。运用二代加三代转录组测序技术，研究鉴定出17个基因家族的122个转录本与类黄酮合成相关、9个基因家族的101个转录本与橄榄苦苷合成相关、6个基因家族的106个转录本与羟基酪醇合成相关。此外，研究发现18个基因的232个选择性剪接转录本。此研究为油橄榄的分子育种与代谢工程奠定基础。
