笋瓜果实的代谢组学和转录组分析-文献精读103

Metabolomics and Transcription Profiling of Pumpkin Fruit Reveals Enhanced Bioactive Flavonoids and Coumarins in Giant Pumpkin (Cucurbita maxima)

笋瓜果实的代谢组学和转录组分析揭示了笋瓜（Cucurbita maxima）中生物活性黄酮和香豆素的增强

1. Introduction

植物中含有许多生物活性的次级代谢产物，例如多酚、类胡萝卜素、多糖、皂苷、醛和生物碱。(1,2) 植物来源的生物活性化合物已被报道具有抗氧化、抗菌、保肝、神经保护、细胞毒、抗糖尿病、抗炎和抗癌活性。(3−5) 从各种植物提取的生物活性成分已广泛应用于食品、医药和化妆品领域。例如，众多研究表明叶黄素和玉米黄质（两种类胡萝卜素）是眼部健康的重要组成部分。(6) 芦丁（一种黄酮）具有抗糖尿病效果，有潜力预防或治疗与糖尿病相关的病理。(7) 富含生物活性分子的新鲜和加工食品产品具有更高的附加值。(8) 类胡萝卜素和多酚作为著名的抗氧化成分，经常用于营养化妆品。(9) 植物物种中含有的生物活性物质越高，其应用和经济价值越大。开发具有高应用潜力的植物产品也是研究人员的重要目标。

在植物中，自然的酚类化合物具有多种生物活性，种类繁多。黄酮是多酚的一类，在包括常食用的果蔬在内的多种植物中，是最丰富的生物活性次级代谢产物之一。(10) 花青素、姜黄素、芹菜素、姜黄素、花色素苷及其一些衍生物属于植物黄酮。(11) 具有抗菌活性和抗癌潜力的香豆素也属于酚类化合物类别，香豆素和短柱花素是两种常见的香豆素。(12) 黄酮和香豆素的生物合成与苯丙烷途径密切相关，黄酮代谢是苯丙烷代谢的最大分支。在这一途径中，苯丙氨酸由苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸4-羟化酶（C4H）和4-香豆素CoA连接酶（4CL）催化生成p-香豆酰-CoA，这是多种黄酮、香豆素及许多其他生物活性分子的重要前体。(13) 通常，许多黄酮和香豆素的积累依赖于植物中的苯丙烷代谢。

笋瓜（Cucurbita maxima）是葫芦科家族中的一种常见蔬菜作物，具有悠久的栽培历史和丰富的营养。笋瓜的主要产品器官是果实，报道的笋瓜果实营养成分主要集中在笋瓜多糖和类胡萝卜素上。(14,15) 在我们的日常生活中，有多种普通笋瓜品种制成的产品，

如新鲜笋瓜果实、笋瓜籽、笋瓜汁和笋瓜粥。(16,17) 大西洋笋瓜（AG, Cucurbita maxima）以其世界最大的果实（重1226公斤）而著称，(18) 成为一种特色笋瓜品种。(19) 最近，为了高价出售或进一步打破世界纪录，种植更大果实的笋瓜引起了许多种植者的兴趣。(20) AG的大果实主要用于展览或个人收藏，因其外观吸引人。然而，它通常不被食用或用作加工笋瓜食品的原料，从而导致巨大的浪费。探索笋瓜果实中积累的有益代谢物将吸引更多人的注意并促进笋瓜果实在食品生产和加工行业的应用，从而进一步提高其经济价值。然而，到目前为止，关于笋瓜果实中的黄酮、香豆素和其他生物活性化合物的报道还很少。 根据先前的研究，目前种植的笋瓜AG源自小果笋瓜Hubbard。(21,22) 在这项研究中，我们查看了AG和小果笋瓜（Hubbard）的代谢组和转录组，旨在探索差异积累的生物活性化合物和诱导笋瓜果实中相关代谢物高水平积累的关键候选基因。这些发现将为笋瓜的营养价值提供新的见解，并为笋瓜相关食品的开发和生产提供宝贵的参考。

2. Materials and Methods

2.1. 植物材料与生长条件 笋瓜品种AG和Hubbard的种子由美国加利福尼亚州科韦洛的Sustainable Seed Company提供。发芽的种子被播种在塑料盆中的土壤里。三叶期的幼苗被转移到扬州大学的温室中（经度119°26′，纬度32°24′）。在两种笋瓜种质资源的生长期间，栽培和管理模式保持一致。每株植物仅保留一个果实（主茎上的第二个果实）。笋瓜果实（新鲜果肉的中部，不含果皮）在快速生长阶段（主茎平均30个节）采收。对于AG笋瓜，快速生长阶段大约是开花后30天，而Hubbard果实则是开花后约20天。AG和Hubbard果实的三个样本各自进行转录组分析。六个生物重复样本用于代谢物分析。

2.2. 代谢物鉴定 从AG和Hubbard果实的样本中进行了总代谢物提取。大约50毫克的冷冻笋瓜样本浸泡在1毫升的提取液中（甲醇：乙腈：水，2:2:1, v/v），含有内标（20 mg/L）并进行涡旋。所得混合物经研磨后，在冰水浴中进行超声提取10分钟，随后在-20°C下焖1小时。之后，样本在4°C下以12,000 rpm离心15分钟。得到的代谢物上清液在速度真空中干燥，然后加入160微升的提取液（乙腈：水，1:1, v/v）。混合物经涡旋、超声提取并在低温下离心。

使用LC-MS系统（Acquity I-Class PLUS超高性能液相色谱串联Waters Xevo G2-XS QTOF高分辨质谱仪）分离代谢物（上清液，120微升）。液相色谱柱Acquity UPLC HSS T3柱（1.8微米，2.1 × 100毫米）由Waters公司购买。样本的代谢物检测在正离子和负离子两种模式下进行。ESI离子源的参数如下：毛细管电压：2000伏（正离子模式）或-1500伏（负离子模式）；锥形电压：30伏；离子源温度：150摄氏度；溶剂气体温度：500摄氏度；回流气流速率：50升/小时；脱溶气流速率：800升/小时。 根据非靶向LC-QTOF MS运行，使用MassLynx 4.2版本软件（Waters）对数据矩阵进行对齐。对齐后进行去同位素处理和低强度峰值（少于500计数）的切除，然后根据峰强度估算主要代谢物的丰度。通过主成分分析（PCA）和Spearman相关分析评估组内样本的重复性。在各种数据库中搜索已鉴定代谢物的分类和途径信息，这些数据库包括京都基因与基因组百科全书（KEGG）、人类代谢物数据库（HMDB）和lipidmaps。根据分组信息，计算并比较差异倍数，并使用t检验分析每种化合物的显著差异（p值）。使用R语言包ropls构建OPLS-DA模型，并通过200次置换测试来验证模型的可靠性。执行多次交叉验证以计算模型的VIP值。使用差异倍数、p值和VIP值结合的方法鉴定差异表达的代谢物，筛选标准为（FC > 1, p值 <0.05, VIP > 1）。使用超几何分布测试确定在KEGG途径富集中的显著差异代谢物。代谢组数据统计在BMKCloud平台（北京生物标志技术公司）完成。

2.3. 转录组分析 从AG和Hubbard果实收集的样本中提取总RNA。对于RNA测序分析，每个样本使用1微克纯化的RNA（RNA完整性数字 >7.0）生成笋瓜果实样本的cDNA文库。使用NEBNext UltraTM RNA文库制备试剂盒（Illumina, San Diego, CA, USA）按照制造商的说明准备测序文库。然后使用Illumina平台进行测序，生成100 bp的成对末端读取。使用Agilent Bioanalyzer 2100系统评估文库质量。

从原始数据集中过滤掉接头、低质量的碱基和短序列。经数据处理后，原始序列转换为干净读取，然后使用Hisat2工具软件将生成的干净读取映射到C. maxima参考基因组序列。(24) 使用以下数据库进行获得的参考转录本的功能注释：Nr, Nt, Pfam, KOG/COG, Swiss-Prot, KO和GO。通过计算每千基对百万读取数（RPKM）值来标准化表达水平。使用DESeq2进行两个样本组之间的DEGs分析。(25) 通过KEGG路径和GO术语对AG和Hubbard果实之间的DEGs的功能进行聚类。

2.4. 实时定量PCR 为了进一步验证参与黄酮和香豆素生物合成的选定DEGs的表达，我们使用CFX-96系统（Bio-Rad, Hercules, CA, USA）和iTaq Universal SYBR Green Supermix Kit（Bio-Rad, Hercules, CA, USA）进行了实时定量PCR（RT-qPCR）。使用Primer Premier 6.0软件设计靶基因的引物，序列列在表S1中。为了提高表达结果的参考价值，用于RT-qPCR的笋瓜样本与用于转录组测序的样本不同。使用Microsoft Office Excel (2021)分析数据，使用2–ΔΔCt方法计算基因的相对表达水平。(26) 使用EF-1α基础基因来标准化数据。(27)

2.5. 启动子中顺式作用元件的测定 为了研究参与黄酮和香豆素生物合成的DEGs的候选调节因子，从C. maxima基因组数据库中检索了目标基因上游2000 bp长的启动子区域。(28) 使用PlantCARE数据库(29)调查选定目标基因启动子中的已知顺式元素，并使用TBtools软件进行可视化。(30)

2.6. 参与黄酮和香豆素生物合成的差异表达转录因子（TFs）和基因的共表达网络分析 TF还通过控制关键基因的转录来调节黄酮和香豆素的积累。为获得与黄酮和香豆素合成相关的TFs，使用在AG和Hubbard果实中检测到的差异表达TFs（DETFs）和与苯丙烷相关的DEGs进行共表达分析。计算DETFs和DEGs之间的皮尔逊相关系数（PCC）。选择PCC ≥ 0.90或 ≤ −0.90的TF–基因对进行后续共表达分析。使用Cytoscape软件构建和可视化共表达网络。(31)

3. Results

3.1. 从AG和Hubbard果实中鉴定的代谢物分析

如图1所示，笋瓜品种AG与Hubbard在果实大小上表现出明显的差异，这是一个众所周知的表型。为了探索AG和Hubbard果实内部物质的差异，通过使用LC-QTOF-MS的代谢组分析鉴定了差异代谢物。PCA和样本层次聚类显示，单个组中重复样本的数据具有高度一致性（图2a和S1），这说明了不同组笋瓜果实中代谢物的明显分离。OPLS-DA结果显示，Q2Y的值为0.92（图2b），表明代谢组数据的可靠性。在代谢物鉴定方面，正离子模式下检测到10,862个代谢物峰，负离子模式下检测到7,137个峰，包括未鉴定的峰。本研究的分析基于在正离子和负离子模式下检测到的代谢物数据进行。总共检测到17,999个峰，其中3,162个代谢物被注释。我们注意到，根据人类代谢物数据库（HMDB）的数据，检测到的代谢物被注释为包括酚类、香豆素及其衍生物、肉桂酸和黄酮等几种生物活性成分（图2c）。KEGG途径分析表明，代谢物主要聚集在苯丙烷生物合成、苯丙氨酸代谢和从植酸途径衍生的生物碱生物合成中（图2d）。

图1. 两种笋瓜品种，大西洋笋瓜和Hubbard笋瓜果实的形态观察。

图2. 代谢组质量和代谢物注释分析。(a, b) 在AG和Hubbard果实中鉴定的代谢物的PCA和OPLS-DA分析。A1–6和H1–6分别代表AG和Hubbard果实。(c) 基于人类代谢物数据库（HMDB）的前20个富集的代谢物类别。(d) 来自AG和Hubbard果实比较的代谢物的前20个富集的KEGG途径。

3.2. AG和Hubbard果实表现出差异的代谢物丰度 为了研究AG和Hubbard果实之间的代谢物丰度变化，对确定的代谢物进行了定量分析和组间比较。在AG果实中相比Hubbard果实，共发现1017种差异代谢物，包括539种下调和478种上调的代谢物（表S2；图S2）。差异代谢物的聚类热图显示在图3a中，也表明了每组样本内的较好重复性。这些差异代谢物根据在两种笋瓜果实中的丰度和变异被划分为七个簇（图3b）。例如属于簇2（包括九种代谢物）和簇4（包括两种代谢物）的代谢物如普琳辛诺苷A、法尼基香叶醇、黄葵醇、甘氨酸-丙氨酸-苯丙氨酸-天冬氨酸（GAPA）四肽等，在笋瓜果实中丰富，且这些代谢物在AG果实中的积累显著高于Hubbard果实（图3c；表S3）。

图3. 大西洋笋瓜与Hubbard笋瓜果实之间的差异代谢物。(a) 定量差异代谢物的聚类热图。(b) 差异代谢物的kmeans聚类。(c) 第2和第4簇中差异代谢物的类型和相对含量。A1–6和H1–6分别代表AG和Hubbard果实。

3.3. AG果实中积累了更多的生物活性化合物 在差异积累的代谢物中，一些具有药理功能的生物活性化合物（主要是苯丙烷类）在AG果实中也显示出显著增加（图4）。许多生物活性成分的合成起源于一个生物合成构建块，即苯丙烷代谢。黄酮是苯丙烷途径中代谢物最多的一条分支途径。香豆素也是从苯丙烷代谢途径的前体衍生的生物活性酚类化合物。在这里，八种黄酮和香豆素，即香豆素、短柱花素、4-香豆醇、香豆醋酸酯、8-异戊烯基橙皮素、四氢姜黄素、姜黄素和花色素苷，在AG果实中的积累显著增加。特别是AG果实中的香豆素浓度大约是Hubbard果实的83.5倍。橄榄叶素，一种在植物中具有抗氧化和抗菌特性的多酚（32），在AG果实中的积累也更高（约是Hubbard果实的5.9倍）。在AG果实中检测到了较高的茶氨酸积累，这是茶中一种特殊的非蛋白氨基酸。另外两种生物活性化合物，肉桂醛（醛类）和奥尔不酮（非酚类双芳基庚烷类）在AG果实中的水平也高于Hubbard果实。

图4. 来自代谢组学数据的两种笋瓜果实间差异性生物活性代谢物的积累。A和H分别代表AG和Hubbard果实。

3.4. 两种笋瓜品种中参与黄酮和香豆素合成的基因表达 在AG果实中，多种黄酮和香豆素表现出高水平的积累，构成了对人类健康有益的生物活性化合物的良好来源。基于RNA测序数据，鉴定出与苯丙烷（包括黄酮和香豆素）代谢相关的许多差异表达基因（DEGs），包括上调和下调的基因（图5）。包括黄酮和香豆素在内的大量生物活性化合物的生物合成与苯丙烷途径密切相关。为进一步探索AG果实中黄酮和香豆素积累的机制，我们构建了一个包括基于先前报告的笋瓜中黄酮和香豆素生物合成途径的每个结构基因表达热图的途径图（图33）。如图6所示，对香酚醇、四氢姜黄素、香豆素、花色素苷和短柱花素的生物合成源自苯丙烷途径。AG果实中PAL（CmaCh18G008960，CmaCh07G009120）、C4H（CmaCh20G003050，CmaCh01G007350）和4CL（CmaCh01G002000，CmaCh04G013960）的高转录水平确保了p-香酚酰-CoA的产生，并为AG果实中黄酮和香豆素的合成提供了足够的前体化合物，这可能是AG果实中黄酮和香豆素积累更高的原因之一。高表达的基因CCR（CmaCh14G010570，CmaCh14G010580，CmaCh01G001830）和CAD（CmaCh04G004700）可能促进了AG果实中p-香酚醇浓度的增加。编码HCT（CmaCh17g009030）、CSE（CmaCh04G020360）、CCoAOMT（CmaCh19G006040）和AOR（CmaCh04G017300）的DEGs表达上调，可能对AG果实中四氢姜黄素的上调产生综合影响。这些基因的相对表达水平也使用RT-qPCR方法进行了检测，结果与RNA测序数据类似（图S3）。

图5. 从大西洋笋瓜与Hubbard笋瓜果实比较中鉴定的苯丙烷（包括黄酮和香豆素）生物合成相关的差异表达基因（DEGs）的表达谱。表达谱是基于每个基因的RNA测序数据中的log2(FPKM)确定的。A1–3和H1–3分别代表AG和Hubbard果实。

图6. 几种生物活性化合物的生物合成主干途径及关键基因表达的示意图。热图显示了基于转录组数据的两种笋瓜果实中基因表达水平（使用Log2(平均FPKM)计算），从红色（表达较高）到绿色（表达较低）。基因名后的星号表示差异表达基因（DEGs）。A和H分别代表AG和Hubbard果实。编码酶的基因包括苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸4-羟化酶（C4H）、4-香豆酸-CoA连接酶（4CL）、对香豆醌/植酸3'-羟化酶（C3'H）、咖啡酸植酸酯酶（CSE）、咖啡酸-O-甲基转移酶（COMT）、咖啡酰-CoA-O-甲基转移酶（CCoAOMT）、肉桂醇脱氢酶（CAD）、肉桂酰-CoA还原酶（CCR）、查尔酮合成酶（CHS）、查尔酮异构酶（CHI）、黄酮合成酶（FNS）、对香豆酰CoA 2'-羟化酶（C2’H）、聚酮合成酶（PKS）和NADPH依赖的脂肪醛/酮氧化还原酶（AOR）。

3.5. 关键DEG表达与黄酮和香豆素积累之间的相关性分析 使用Pearson相关性分析方法分析了苯丙烷途径中DEGs的表达水平与黄酮和香豆素的含量之间的关系（图7；表S4）。大多数DEGs与笋瓜果实中的六种黄酮和香豆素显示出显著的相关性，表明这些基因在调控这些化合物的生物合成中起关键作用。除了两个CSE基因（CmaCh13G006620，CmaCh18G003520）和一个AOR基因（CmaCh04G017300）外，其他选定基因的表达与六种生物活性化合物的含量显示出正相关。PAL（CmaCh18G008960）、C4H（CmaCh01G007530）、4CL（CmaCh01G002000，CmaCh04G013960）、CSE（CmaCh04G020360）和HCT（CmaCh17G009030）的表达水平与四氢姜黄素和香酚醋酸酯的积累呈正相关且显著相关（r > 0.81）。香豆素的积累也与PAL（CmaCh18G008960，r = 0.85）、4CL（CmaCh01G002000，r = 0.86）、HCT（CmaCh17G009030，r = 0.83）、CAD（CmaCh04G004700，r = 0.87）和CCoAOMT（CmaCh19G006040，r = 0.87）的RNA丰度高度相关。此外，C4H（CmaCh01G007350）基因表达与短柱花素水平之间的相关性显著（r = 0.82）。四氢姜黄素、香酚醋酸酯、香豆素和4-香酚醇的积累与选定的苯丙烷途径中的DEGs呈高度相关。

图7. 差异表达基因（DEGs）与黄酮和香豆素生物合成途径中的代谢物之间的皮尔逊相关性分析。显著的相关性用*（p < 0.05）和**（p < 0.01）标记。

3.6. 与黄酮和香豆素代谢物相关的基因调控网络 参与黄酮和香豆素代谢的结构基因的表达通常由转录因子（TFs）调节。在AG和Hubbard果实之间的DEGs中，发现了许多TFs，包括MYB, bHLH, AP2, bZIP, GRAS, MADS, WRKY, NAC, TCP, PLATZ, KNOX, KAN, HSF, GATA, C2H2, BZR, NF-Y和E2F TFs（表S5）。其中，前三名TFs是MYB, bHLH和AP2（图S4a）。已鉴定TFs的表达谱如图8a所示。使用PCC分析DETFs与黄酮和香豆素生物合成中关键DEGs之间的联系，系数是根据每个基因转录的FPKM值计算的。选择|r| > 0.9的相关性（表S6），并使用Cytoscape软件可视化它们的共表达关系，如图8b所示。红线和蓝线分别表示正相关和负相关。线越粗，相关性越强。图标越大，基因越相关，度值越大。编码PAL, 4CL, CSE, HCT, CAD和CCoAOMT的DEGs与各种DETFs共表达，表明这些基因的表达由多个TFs调控。MYB, bHLH, AP2, WRKY, MADS, GRAS, TCP和bZIP TFs与黄酮和香豆素生物合成途径中的结构基因共表达。上游TFs通过结合到结构基因的启动子来发挥功能。通过分析启动子中的顺式作用元素（图S4b；表S7），我们发现所有选定的结构基因的启动子都包含MYB结合位点，表明它们的表达可能由MYB TFs调控。除了CmaCh04G013960 (4CL), CmaCh20G003050 (C4H), CmaCh18G003520 (CSE) 和 Ch04G004700 (CAD)外，其他七个基因的启动子中有一个W-box，可被WRKY TFs识别。通常由AP2 TFs结合的DRE元素存在于CmaCh18G008960 (PAL), CmaCh18G003520 (CSE), 和 CmaCh17G009030 (HCT)基因的启动子区域中，这意味着这些基因的表达可能受到共表达的AP2 TFs的影响。在CmaCh18G008960 (PAL) 和 CmaCh17G009030 (HCT)的启动子中存在MYB, W-box 和 DRE顺式元素。

图8. 黄酮和香豆素生物合成途径中DETFs与关键基因的潜在相互作用。(a) 编码转录因子（TFs）的差异表达基因（DEGs）的表达热图。表达谱是基于每个基因的RNA测序数据中的log2(FPKM)确定的。A1–3和H1–3分别代表AG和Hubbard果实。(b) 连接黄酮和香豆素生物合成中的结构基因与TFs的共表达网络。图中六边形和圆圈分别代表与苯丙烷生物合成相关的结构基因和TFs。图中实心六边形和圆圈的大小表示输入基因在网络中的连通度。TFs（彩色实心圆）与苯丙烷相关基因（彩色实心六边形）之间的表达相关性通过彩色线条显示，显示高（红色）或低（蓝色）的相关性（皮尔逊相关性检验，p < 0.05）。

4. Discussion

笋瓜果实是我们日常生活中常见的食物。由于富含类胡萝卜素、淀粉和多糖等丰富营养素，小果笋瓜受到消费者的青睐。(14,15,34) 由于其外观吸引，笋瓜AG通常用于观赏。目前，主要关注笋瓜的果实增大。(20,35) 到目前为止，笋瓜果实中积累的生物活性代谢物，包括黄酮、香豆素等，还没有得到彻底研究。在这里，我们发现了大量属于不同类别的代谢物，使用基于LC-MS/MS的广泛非靶向代谢组学。基于两种笋瓜果实中代谢物的丰度和差异性的聚类分析发现，AG果实中生物活性的普奇宁苷A和黄腐酮（一种从蛇麻草中分离出的异戊烯基黄酮，具有多种药理活性）(36)的积累量高于Hubbard果实。HMDB和KEGG途径数据库暗示，大量差异代谢物聚集在具有高生物活性和药理作用的多酚和苯丙烷化合物（包含黄酮和香豆素）中。(37) 所鉴定的黄酮（8-异戊烯基橙皮素、四氢姜黄素、姜黄素和花色素苷）、香豆素（香豆素、短柱花素、4-香豆醇和香豆醋酸酯）、橄榄苦苷、茶氨酸、肉桂醛和桂皮醛的积累量在AG果实中也显著增加，与Hubbard果实相比。这为阐明笋瓜果实因其营养积累带来的附加应用和增值提供了机会。

黄酮是酚类最大的类别，是广泛存在于植物中的许多天然化合物中的生物活性化合物。(10) 香豆素也是具有各种药理性质的酚类之一。天然黄酮和香豆素具有抗氧化、抗炎和抗癌功能。已有报道称，香豆素及其衍生物作为优势骨架，具有杰出的抗癌特性。(38) 短柱花素，也称为7-羟基香豆素，是从香豆素中得到的化合物，已显示出抗氧化和抗菌的能力。(39) 越来越多的证据表明，姜黄素，一种天然可用的黄酮，具有抗癌、抗光老化和抗氧化效果。(40) 花色素苷被报道为具有癌症、炎症、感染和其他代谢紊乱的多种治疗潜力的黄酮。(41) 四氢姜黄素是体内姜黄的主要代谢物，具有强烈的细胞酪氨酸酶抑制活性，因此显示出抗黑色素生成的特性。(42) 除这些黄

酮和香豆素外，植物还含有许多其他生物活性成分。在这项研究中，橄榄苦苷（在橄榄中高度累积的一种secoiridoid型酚类化合物），(43) 茶氨酸（茶植物中的一种非蛋白氨基酸），(44) 肉桂醛（来自肉桂的活性成分，用作厨房和工业中的天然香料和香精），(45) 以及桂皮醛（一种diarylheptane化合物），(46) 在AG果实中的积累显著高于Hubbard果实。这些生物活性化合物的高水平积累使笋瓜果实具有非凡的营养价值，展示了笋瓜在食品和制药行业中的应用潜力。

黄酮和香豆素化合物种类繁多，功能多样。(11,47) 在我们当前的研究中，我们主要关注笋瓜（AG）果实中黄酮和香豆素的高积累。为了研究与笋瓜中多种黄酮和香豆素高积累相关的分子机制，进行了转录组分析。已有大量研究报告了各种黄酮和香豆素的生物合成途径，使我们能够在图表中构建它们的共享代谢途径。(48,49) 黄酮和香豆素的生物合成与苯丙烷途径密切相关，这两种类型的化合物也被称为苯丙烷类化合物。(50) 在苯丙烷途径中，由PAL, C4H和4CL催化产生的p-香酚酰-CoA是目前研究的黄酮和香豆素的必要前体。(13) 结果显示，编码PAL (CmaCh18G008960), C4H (CmaCh01G007530), 和 4CL (CmaCh01G002000, CmaCh04G013960)的DEGs的转录与两种笋瓜果实中的4-香酚醇、四氢姜黄素、香豆醋酸酯和香豆素的浓度显著正相关。编码PAL, C4H, 4CL, CSE, HCT, CAD, 和 CCoAOMT的DEGs与六种鉴定的黄酮和香豆素高度相关，表明AG果实中这些黄酮和香豆素化合物含量的增加与苯丙烷途径中结构基因的表达密切相关。