猕猴桃 ( Actinidia chinensis ) 是一种高价值的水果作物，以其营养成分和迷人的外观而著称，它也被人称为奇异果 ( Actinidia arguta )，也称为“耐寒奇异果”。
是一种半野生奇异果的近亲，由于其果实较小、果皮无毛、风味独特，越来越受到育种者和消费者的关注（Wang 等人，2018 年；Latocha 和 Jankowski ， 2011年）。
大多数奇异果和奇异果品种都有绿色或淡黄色的果肉，富含维生素 C、膳食纤维和类黄酮，有助于人类饮食（Richardson 等人，2018 年）。
同时，很少有有色品种，例如红色的A. chinensis“红阳”和紫色A. arguta var. arguta，由于其绚丽的颜色和积累的花青素提供的抗氧化功能，近年来展现出巨大的商业潜力 (Jaeger and Harker 2005 )。
这些品质都至少在类黄酮途径中共享部分基础，类黄酮途径产生水果的颜色、风味和有益健康的化合物 (Winkel-Shirley 2001 )。
而它出色的营养表现，也让不少的科研人员对它的基因组织产生了强烈的好奇。
随即，科研人员就对奇异果以及浆果中类黄酮谱变化，进行了深入的研究和探讨，不仅为科学界提供了一份全面的奇异果更广泛的见解，同时他们还评估了四个品种的类黄酮营养，并为参与类黄酮合成的基因和代谢物之间的相关性提供了额外的证据。
据相关人士透露，此次研究主要考察了中华猕猴桃和澳洲猕猴桃中的黄酮类化合物水果。
其中，“红阳”猕猴桃（红果肉）中共鉴定出125种黄酮类化合物，其中花青素9种、儿茶素12种、黄烷酮17种、黄酮48种（其中黄酮C-苷14种）、黄酮醇29种、异黄酮6种、原花青素4种。
而“金桃”奇异果、“小紫晶”奇异果（紫果肉）、“葵绿”奇异果等品种的奇异果，研究人员发现
它们之间存在39个代谢物在“红阳”和“金桃”之间含量差异。
其中38个代谢物在“红阳”中含量较高，而39个代谢物在“小紫晶”和“葵绿”之间差异显着，其中31个代谢物在“红阳”中含量较高在“迷你紫水晶”中显示出更高的含量。
该结果表明有色猕猴桃品种在黄酮类化合物方面具有卓越的营养价值，多变量统计分析表明，类黄酮谱的变化有助于“红阳”和“迷你紫水晶”的色素沉着表型。
随后，科研人员便进一步的比较转录组学，最终得出花青素合成途径中的结构基因（AcF3H , AcF3'H , AcDFR , AcUFGT ) 和转录因子 ( AcMYB10 , AcbHLH5 ) 可能参与了红肉白蛉的色素沉着，而AaF3H , AaF3GT , 和AaMYB110可能在紫蛉的色素沉着中起重要作用- 有肉的A. arguta。
因此，科研人员之前的工作强调了花青素代谢物和着色奇异果和奇异果的色素沉着机制（Montefiori 等人，2005 年；Montefiori 等人，2009 年）。
然而，尽管无色/浅色或黄色类黄酮在猕猴桃品种的总黄酮中占主导地位，影响果实色素沉着并支持健康功能，但花青素相关类黄酮化合物的大规模评估却很少见报道。
类黄酮代表植物次级代谢产物中最大的一类，参与执行各种生理功能，包括紫外线防护、昆虫吸引和病原体防御，以及导致植物颜色的变化（Winkel-Shirley 2001 ）。
类黄酮不仅有助于水果作物的风味，而且在人类饮食中也是一种强大的抗氧化剂 (Crozier et al. 2009 )，并且，类黄酮是通过苯丙烷代谢途径的类黄酮分支合成的。
除此之外，根据取代基，研究人员还在其中发现类黄酮可细分为花青素、黄烷酮、黄酮、异黄酮、黄烷醇和黄酮醇（Tohge 等人，2017 年）。
它们是使用一组常见的酶促反应通过类黄酮生物合成途径衍生而来的。
花青素是类黄酮途径的一种终产物，由查尔酮合酶（CHS）、查尔酮异构酶（CHI）、黄酮3-羟化酶（F3H）、黄酮3'-羟化酶（F3'）等一系列酶合成。
而类黄酮 3'5'-羟化酶 (F3'5'H)、二氢黄酮醇 4-还原酶 (DFR)、无色花青素双加氧酶 (LDOX) 和 UDP-葡萄糖类黄酮 3-O-葡萄糖基转移酶 (UFGT)。
由于花青素是植物中最重要的水溶性色素（He 和 Giusti 2010），花青素化学家族的成员，包括天竺葵素、矢车菊素、飞燕草素、芍药素、矮牵牛素和锦葵素，已在许多重要的水果作物中得到很好的表征（雅科拉2013）。
然而，根据通过类黄酮途径的特定分支途径生物合成的花青素 (Zhang et al. 2014 )，花青素的代谢也与位于代谢途径上游或其他分支上的其他几种黄酮类化合物动态相关 (Nabavi et al. 2018 年）。
因此，仅突出显示花青素或一些与花青素相关的类黄酮，例如二氢杨梅素、大苞菜素、木犀草素和 (−)-表没食子儿茶素（Li 等人，2018b）。
同样，这一发现还限制了揭示奇异果和奇异果色素沉着的动态代谢模式也不足以为这些类群的进一步基因功能研究和遗传改良铺平道路。
随后，科研人员通过转录组分析在许多园艺作物中反复研究了花青素积累的遗传机制（El-Sharkawy 等人2015 年；Cao 等人2018 年；Lin 等人2018 年；Bai 等人2017 年）。
虽然对奇异果和猕猴桃进行了转录组学研究，筛选出了一些候选基因（Li et al. 2018a ; Li et al. 2018b ; Li et al. 2015b ; Wang et al. 2019 ; Peng et al. 2019)，但这些结果主要基于有限数量的花青素相关代谢物。
此外，有色奇异果和奇异果也显示出不同的色素沉着模式，例如，红色奇异果的色素沉着总是以果核为中心呈鲜红色，而紫色奇异果的色素沉着则呈暗红色或紫色，呈整体状。
然而，由于这两个物种的遗传背景不同，尽管之前的研究选择了类似的候选基因，但仍未将这两个物种的色素沉着机制一起讨论 (Li et al. 2018a ; Li et al. 2018b ; Li et al . . 2015b)。
目前，代谢组学和转录组学谱的结合为理解基因与代谢物的关系提供了重要信息，已成功应用于许多植物，例如马铃薯（Cho 等人 2016 年；Stushnoff 等人 2010 年）、茶叶（ Li 等人2015a））。
因此，更全面的黄酮类化合物鉴定和转录组学分析不仅可以加深我们对奇异果和奇异果色素沉着机制的理解，还可以为猕猴桃属花青素生物合成的进化研究奠定基础。
所以在本研究中，对红肉白花蛇舌草“红阳”(AcH)、白花蛇舌草“金桃”(AcG)、紫色阿古塔“迷你紫水晶”(AaP)、和A. arguta “奎绿” (AaG)，研究人员进行了多项统计分析，以解决有色个体和无色素个体之间以及奇异果和奇异果之间类黄酮积累的差异。
最后，根据差异类黄酮代谢物，分别研究了着色和非着色奇异果和奇异果的转录组学差异。
最终得出结论，这4个品种的奇异果共鉴定出125种黄酮类化合物，包括9种花青素、12种儿茶素、17种黄烷酮、48种黄酮（包括14种黄酮C-苷）、29种黄酮醇、6种异黄酮和4种原花青素。
据了解，这代表了奇异果物种中类黄酮的最广泛特征，由于每种类黄酮的复杂糖基化模式，之前的报告并未鉴定出修饰类黄酮（Liu 等人2018 年；Li 等人2018b）。
而在之前实验期间，研究人员却仅鉴定出数量有限的修饰类黄酮（Wojdylo 和 Nowicka 2019 年；Wojdylo 等人。2017 ）或仅鉴定出花青素衍生物 (Montefiori et al.2005年；蒙特菲奥里等。2009 年）。
但在本次研究的 125 种黄酮中，有 103 种是在猕猴桃物种中首次鉴定的，主要以糖基化形式存在，例如 3-O、5-O 和 7-O 糖基化。
除此之外，研究人员还在四个品种中发现，AaP 的类黄酮含量在四个品种中最多（111 个），其次是 AcH（109 个）、AaG（99 个）和 AcG（92 个），表明黄酮类化合物含量更丰富有色素的奇异果比没有色素的奇异果。
并且，四个品种共有 19 种黄酮醇 (19)，其次是黄酮 (18) 和黄酮 C-糖苷 (12)。
从品种层面看，两个奇异果品种具体共有5种黄酮醇（槲皮素5-O-丙二酰己糖己糖苷、槲皮素7-O-丙二酰己糖己糖苷、异鼠李素O-乙酰己糖苷、槲皮素O-乙酰己糖苷和杨梅素3 -O-半乳糖苷）和三种黄酮（芹菜素 O-己糖基-O-戊糖苷、tricin O-葡萄糖醛酸和 tricin 7-O-己糖苷）。
在两个A. chinensis品种中，特异性检测到两种异黄酮（黄豆黄酮和 2'-羟基黄豆苷原）、一种黄酮（tricin）和一种黄酮醇（山奈素）。
而在这些参与花青素生物合成的 DEG 中，F3H、F3'H、DFR和UFGT在 AcH 中的表达显着上调。
研究人员结合代谢组学结果，虽然花青素是红肉奇异果中主要的花青素类别，但在 AcH 中只有二氢山奈酚和最终花青苷的含量显着高于AcG。
由于F3H催化柚皮素转化为二氢山柰酚和UFGT糖基化花青素，这些结果表明了一种调控情景： F3H的上调表达促进二氢山奈酚的积累，为下游代谢物的生物合成提供足够的底物，而UFGT增加花青素的亲水性和稳定性，介导类黄酮中间体向花青素生物合成的通量。
因此，研究人员推测F3H和UFGT在红肉奇异果的色素沉着中起着关键作用，此外，F3'5'H在 AcH 中表现出低表达水平，在 AcG 中不表达。
根据此前他们对花青素生物合成的了解，二氢山奈酚会被F3'H羟基化产生二氢槲皮素，导致花青素的积累，花青素是红色的原因（Montefiori 等人，2009 年）。
同样，二氢山奈酚可以被F3'5'H羟基化，产生二氢杨梅素，导致飞燕草素的积累，而飞燕草素是紫色的原因 (Dixon et al. 2013 )。
由于在AcH中也检测到飞燕草素 3-O-葡萄糖苷，并且F3'H在AcH中的表达水平高于F3'5'H，所以研究人员便大胆推测F3'H通过与AcH竞争在花青素积累中也起着重要作用F3′5′H。
此外，DFR和FLS在AcH中表达较高，黄酮醇和花青素在AcH中的含量也较高（表1）。再加上FLS和DFR竞争共同底物以指导生物合成黄酮醇或花青素，由此可见AcH的花青素积累也受DFR的影响。
研究人员通过在“红阳”(AcH) 和“金桃”(AcG)、紫罗兰种质“Mini Amethyst”(AaP) 和“奎绿”(AaG) 中鉴定出的 125种黄酮类代谢物，最终确定了，迄今为止对奇异果物种中类黄酮的最广泛表征。
结合类黄酮代谢谱，转录组分析筛选出可能与“红阳”花青素积累相关的候选基因AcF3H、AcF3′H、AcDFR、AcF3GT、AcMYB10和bHLH5 ，以及AaF3H、AaF3GT和AaMYB110，这可能是A. arguta “Mini Amethyst”中花青素积累的原因。
这些发现提高了科研人员对猕猴桃类黄酮代谢和色素沉着机制的认识，为今后相关基因功能研究奠定了基础。
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