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UV-B辐射对桃果实萜类香气物质合成的调控机制探究

一、引言

1.1研究背景与意义

桃（Prunuspersica）作为全球广泛种植且深受消费者喜爱的水果，不仅具有丰富的营养价值，其独特的风味更是吸引消费者的关键因素。香气作为桃果实风味的核心组成部分，在果实品质评价中占据着举足轻重的地位。它不仅直接影响消费者对桃果实的喜好和购买意愿，还与果实的成熟度、新鲜度以及品种特性紧密相关。

桃果实的香气是由多种挥发性化合物共同构成的复杂体系，目前已从桃果实中鉴定出超过100种香气物质，主要包括醛类、醇类、酯类、内酯类、萜类和酮类等。这些香气物质各自具有独特的气味特征，它们相互协同作用，赋予了桃果实独特而浓郁的香气。其中，酯类物质是影响桃特征风味的重要挥发物，如乙酸己酯赋予果实果香味和甜香味，其风味阈值很低，对桃果实风味贡献较大。内酯类物质则能赋予果实“桃味”特征，γ-癸内酯和δ-癸内酯是桃果实中最重要的内酯，它们与γ-十二内酯和δ-十二内酯共同被定义为桃果实的特征效应化合物，对桃果实的风味构成具有决定性作用。萜类和酮类是桃果实中主要的“花香型”香气物质，以芳樟醇为主的萜类物质在油桃中含量较多，且阈值较低，对油桃香味影响较大；以β-紫罗兰酮及其衍生物为主的酮类在大多数桃品种中都可检测到，虽然含量较低，但因其极低的阈值，对桃香气品质的影响不容小觑。

随着人们生活水平的提高，消费者对桃果实的品质要求日益严苛，不仅关注果实的外观和口感，对香气品质的期望也越来越高。然而，当前市场上的桃品种在香气品质方面仍存在诸多问题。部分品种如白凤、大久保等香味偏淡，无法满足消费者对浓郁香气的需求；一些原本香气品质优良的品种，在长期栽培过程中出现了香味变淡或丧失的品种退化现象；此外，大多数桃品种采后香气品质保持时间较短，严重影响了果实的货架期和商品价值。因此，深入探究桃果实香气物质的合成与调控机制，对于改善桃果实的香气品质、培育高香气品种以及延长果实保鲜期具有至关重要的现实意义。

UV-B（280-315nm）作为太阳辐射的重要组成部分，虽然其到达地面的强度相对较弱，但对植物的生长发育和生理代谢过程有着深远的影响。植物在长期进化过程中，逐渐形成了对UV-B辐射的感知和响应机制，通过调节自身的形态结构、生理生化过程以及次生代谢产物的合成来适应UV-B辐射的变化。近年来，大量研究表明UV-B辐射能够显著影响植物次生代谢产物的合成与积累，这些次生代谢产物中包含许多重要的挥发性物质，如萜类、类黄酮、生物碱等，它们在植物的防御反应、信号传递以及与环境的相互作用中发挥着关键作用。

在果实领域，UV-B辐射对果实品质的影响逐渐成为研究热点。UV-B辐射可以改变果实的色泽、硬度、可溶性固形物含量等品质指标，还能显著影响果实香气物质的合成与积累。例如，在柑橘果实中，UV-B处理能够改变果皮中挥发性物质的种类和含量，使某些挥发性物质的含量增加，而另一些则减少。在葡萄果实中，UV-B辐射可以促进萜类香气物质的合成，提高果实的香气品质。然而，目前关于UV-B辐射对桃果实香气物质合成调控机制的研究仍相对匮乏，尤其是在萜类途径香气物质的合成调控方面，尚有许多关键问题亟待解决。

萜类化合物是桃果实香气物质的重要组成部分，其合成途径主要包括细胞质中的甲羟戊酸（MVA）途径和质体中的2-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸（MEP）途径。这两条途径通过一系列酶的催化反应，最终形成异戊烯基焦磷酸（IPP）和二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP），它们是萜类化合物合成的前体物质。在萜类合成酶（TPSs）的作用下，IPP和DMAPP进一步缩合、环化，形成各种单萜、倍半萜和类胡萝卜素等萜类化合物。类胡萝卜素在类胡萝卜素双加氧酶（CCD）的作用下，降解生成C13-降异戊二烯类挥发性物质，如β-紫罗兰酮等，这些物质具有浓郁的香气，对桃果实的香气品质贡献显著。尽管目前对桃果实萜类途径香气物质的合成途径已有一定的了解，但UV-B辐射如何影响这些途径中的关键酶基因表达、酶活性以及代谢流的分配，进而调控萜类途径香气物质的合成，其分子机制仍不清楚。

本研究聚焦于UV-B调控桃果实萜类途径香气物质的机制，具有重要的理论意义和实践价值。从理论层面来看，深入探究UV-B辐射对桃果实萜类途径香气物质合成的调控机制，有助于揭示植物在环境胁迫下次生代谢产物合成的分子调控网络，丰富和完善植物生理学和生物化学的理论体系，为进一步理解植物与环境的相互作用提供新的视角和理论依据。从实践角度出发，该研究成果将为桃果实香气品质的改良提供科学指导，通过调控UV-B辐射环境或利用相关基因资源，有望培育出香气浓郁、品质优良的桃新品种