中国农大联合北京林业大学研究团队解析葡萄糖基化单萜类物质积累调控机制

发布时间：

2026-05-13

来源：

粤北芳香-篛茵篛羡

葡萄是我国主栽果树，浆果香气决定果实品质与商品价值；单萜类物质嗅觉阈值低、具花香和柑橘香，是葡萄玫瑰香型风味的核心物质。单萜以游离态（挥发性，直接呈香）和糖苷结合态（非挥发性香气前体，酿酒中经酶解 / 酸解释放香气）两种形式存在，二者比例不仅决定葡萄浆果香气，还直接影响葡萄酒香气潜力。葡萄单萜主要通过质体MEP 途径合成，生成 IPP、DMAPP 前体，经 GPPS、TPS 家族酶催化生成各类单萜；NUDX 水解酶也参与单萜代谢。游离单萜可在糖基转移酶 GT/UGT催化下发生糖基化，转化为糖苷结合态，葡萄中已有部分 UGT（VviGT7、VviGT14 等）被证实具备单萜醇糖基化活性，但其他亚家族 UGT 对单萜糖苷积累的作用仍不清楚。MYB、bZIP、bHLH、ERF、WRKY 等转录因子参与植物单萜合成调控；葡萄中已报道 VviMYB24、VviERF003、VviWRKY40 等调控单萜积累，但调控葡萄单萜糖基化的核心转录因子及分子网络尚不明确。

近日，中国农业大学潘秋红教授团队联合北京林业大学朱保庆教授研究团队在园艺学著名期刊Horticulture Research上在线了题为：VviGTs and VviMYB174 as Drivers of Glycosylated Monoterpenoid Accumulation in 'Ruiduhongyu' Grapes的研究论文。

该研究以葡萄瑞都红玉（RDHY）、瑞都香玉（RDXY）的7 个发育时期果实为材料，测定游离态、糖苷结合态单萜物质；开展转录组测序，结合代谢组、WGCNA 共表达分析、基因克隆、瞬时过表达、基因沉默、酵母单杂交、体外酶活等试验，解析单萜糖基化的关键基因与调控机制。

两个葡萄品种果实发育过程中单萜类物质的积累动态。取样材料取自‘瑞都红愉’（RDHY）和‘瑞都香愉’（RDXY）不同发育阶段的果实

研究涉及的关键问题：

问题 1：两个葡萄品种 RDXY 和 RDHY 单萜物质积累的核心差异是什么？

① 发育成熟期转色后，RDXY 游离单萜含量显著更高，RDHY 糖基化单萜含量高出约 1.8 倍，游离单萜低 2.0 倍；② 芳樟醇、香叶醇等核心麝香相关单萜，成熟期 RDXY 游离态远高于 RDHY，糖基化态则 RDHY 占优；③ 物质代谢分歧主要集中在EL35-EL39 转色至完熟阶段，直接导致 RDXY 麝香香气浓郁、RDHY 香气平淡。

问题 2：研究鉴定出哪些具有单萜醇糖基化功能的 VviGT 基因，其中 VviGT7 为何不主导 RDHY 高糖基化表型？

① 共鉴定 5 个关键 VviGTs：VviGT7、VviGT14、VviGT22、VviGT37、VviGT74，其中 VviGT22、VviGT37、VviGT74 为新验证的功能基因；② VviGT7 在 RDHY 中发生L186V 氨基酸替换，造成体内酶活性完全丧失，虽表达量高但无催化功能，因此无法驱动 RDHY 糖基化单萜积累。

问题 3：VviMYB174 调控葡萄糖基化单萜积累的分子机制及品种特异性差异成因是什么？

① 分子机制：VviMYB174 作为 R2R3-MYB 转录因子，直接结合并激活 VviGT22、VviGT37、VviGT74的启动子，促进糖基转移酶基因表达，加速游离单萜向糖基化态转化；② 品种差异成因：VviGT74 启动子在两品种间存在大量序列变异（插入、缺失、SNP），RDHY 启动子含 MYB 结合元件可被 VviMYB174 识别结合，而 RDXY 启动子突变后丧失结合能力；同时 RDXY 中 VviMYB174 本身表达量更低，双重作用导致糖基化效率远低于 RDHY。

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