英文标题：Comprehensive widely targeted metabolomics unveils the regulatory mechanisms of high-pressure CO2 in preserving fresh-cut water bamboo shoots (Zizania latifolia) quality
中文标题：广泛靶标代谢组学揭示高压CO2在保鲜鲜切茭白(Zizania latifolia)品质中的调控机制
发表期刊：Postharvest Biology and Technology
影响因子：6.8
客户单位：华中农业大学
百趣提供服务：PRM精准植物广靶
研究背景
茭白(Zizania latifolia)具有黄酮和膳食纤维等多种保健功效物质，是中国广泛种植的水生蔬菜之一。但其鲜切后极易发生木质化和褐变，严重影响品质与市场价值。传统保鲜方法如化学处理或低温储藏效果有限，且缺乏机制层面的支撑。为此，华中农业大学研究团队采用高压二氧化碳(HPCD)处理茭白，结合广泛靶标代谢组学技术，系统追踪茭白(WBS)在处理前后10天内的代谢变化，揭示HPCD延缓品质劣变的分子机制。
研究结果
1.质量属性分析
贮藏10天后，HPCD处理显著抑制茭白(WBS)的呼吸速率、电解质外渗率和失重率，同时提高了可溶性固形物含量（图1）。说明HPCD处理可保持鲜切WBS的品质。
图1 贮藏过程中WBS的呼吸速率、电解质外渗率、失重率和可溶性固形物的变化
2.代谢谱分析
利用广泛靶标代谢组共鉴定出743种代谢物，涵盖黄酮、酚酸、糖类、氨基酸等多个类别（图2A）。PCA分析显示HPCD组与CK组显著分离（图2B），表明HPCD处理使鲜切WBS的代谢谱改变，对鲜切WBS的品质具有保护作用。
图2 WBS的代谢组学分析
3.筛选差异代谢物
在CK组和HPCD组的组内对比中，上调代谢产物数量普遍多于下调，说明随着贮藏时间的延长，鲜切WBS中部分与木质化或褐变相关的代谢通路被逐渐激活。而在两组之间的横向比较中（如HPCD-d10 vs CK-d10），上调代谢产物数量少于下调代谢产物数量，表明HPCD处理可能抑制了关键的生理代谢，延缓了品质劣变的发生
图3 各组比较中上调与下调差异代谢物数量统计
4.KEGG通路分析
CK组与HPCD组（CK-d10与CK-d0和HPCD-d10与HPCD-d0）主要富集通路为糖酵解、谷胱甘肽代谢和氨基酸代谢等与氧化应激相关的核心通路（图4A和B）。在处理组间的比较中，HPCD-d0与CK-d0（图4C）差异通路较少，主要集中在糖类与基础代谢；而HPCD-d10与CK-d10（图4D）之间则显示出更多涉及苯丙烷代谢、黄酮合成和谷胱甘肽代谢通路的显著富集。
图4 差异代谢物KEGG通路富集分析
5.六类关键差异代谢物的组间差异
HPCD处理显著影响了WBS储藏过程中的各类代谢物（图5）。其中，黄酮类代谢物显著上调，增强了抗氧化能力（图5A）；芳香族氨基酸及其衍生物水平升高，为黄酮和酚酸类物质提供了前体基础（图5B）。在酚酸与木脂素类代谢物中，咖啡酸、迷迭香酸等在HPCD组升高，但未进一步转化为木质素，表明HPCD处理可能抑制了木质素的合成（图5C）。此外，HPCD还显著提升了核苷酸类化合物的水平，为贮藏期间的物质合成提供能量支持（图5D）。糖类代谢物变化显著，可能通过增强糖酵解途径为细胞抗逆反应提供能量（图5E）。部分脂质及其衍生物在HPCD处理后上调，其可能通过抑制前列腺素I2和茉莉酸的合成，从而抑制了酚类代谢（图5F）。
图5 六类关键代谢物的热图展示
6.HPCD抑制WBS木质褐变的潜在调控机制
鲜切操作会引发细胞膜磷脂氧化与水解，产生不饱和脂肪酸，这些脂肪酸进一步合成信号分子如前列腺素I2和茉莉酸，诱导PAL等酶的表达，促进酚类代谢物的从头合成。这些酚类物质可在PPO、POD等酶的作用下转化为醌类中间体，最终聚合形成褐变产物；另一部分酚酸则被用于木质素的生物合成，导致WBS木质化，进而加剧鲜切产品的褐变与木质化现象。同时，糖代谢、糖酵解和TCA循环提供碳源和能量，也为黄酮等抗氧化物合成提供原料（图6A）。HPCD处理激活糖代谢和TCA循环，增强能量供应与抗氧化能力；同时抑制木质素合成，抑制信号脂类的产生和PAL表达，降低酚类积累。通过多个环节的调控，有效延缓了鲜切WBS的木质化与褐变（图6B）。
图6 鲜切WBS中主要生物合成途径的变化(A)、HPCD处理对品质调控的内在机制(B)
研究结论
本研究表明，高压CO2处理可有效减缓鲜切茭白在贮藏过程中的木质化和褐变，保持其营养与品质。广泛靶标代谢组分析显示，HPCD可以促进糖酵解与黄酮合成，增强抗氧化能力，是一种极具应用前景的果蔬保鲜技术。
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