PBT: 王清/耿三省/税光厚研究组合作用脂质组学揭示冷害敏感和非敏感青椒对冷害反应的膜脂分解代谢差异

辣椒采后冷藏可以延长其商业寿命，但也会引起冷害（CI），这取决于品种、成熟期和低温暴露时间。CI的特点是果实表面的凹陷和坏死区域的扩大，这两者都降低了其经济价值。目前缓解收获辣椒的CI策略成本高昂，在某些情况下会引发与食品安全相关的问题。因此，研究辣椒品种对低温的响应，可以为辣椒果实的低温商业贮藏运输策略的改进提供重要信息。

磷脂酶D (PLD)是一类降解膜脂的酶，通过将磷脂水解成脂肪酸和亲脂化合物在膜的分解中发挥作用。脂氧合酶(LOX)可以催化多不饱和脂肪酸的氧化，多不饱和脂肪酸对膜功能有害，并可能导致磷脂双分子层的破坏。CI的发病被认为发生在存储温度低于特定阈值时，诱导膜刚度的增加，从而触发PLD和LOX的激活。

脂质是重要的细胞成分，是细胞膜的结构基础，也是代谢的能量来源。在寒冷等极端环境下，植物需要调整膜的组成以维持正常的细胞和细胞器功能。基于脂质组学的方法已被用于阐明收获辣椒的复杂生物学机制，然而，目前的研究对青椒脂质成分的测定和分析不够全面，对不同品种青椒膜脂质对低温的响应也很少关注。

研究人员首先探究了两个辣椒品种(低温敏感（CS）品种129和耐低温（CT）品种130)对低温储藏的反应差异。相对电解质渗漏可用来评价CS和CT果实在贮藏过程中的膜通透性变化。丙二醛（MDA）是脂质降解的指标，反映了低温对细胞膜的负面影响，并作为CI和非生物胁迫的一个标志物。总的来说，CT果实的电解质渗漏、MDA、LOX和PLD活性较低，表明CT果实在低温下仍能维持膜功能。

接着，研究人员用脂质组学分析全面揭示果蔬中与CI相关的膜脂变化。磷脂和溶血磷脂方面，脂质组分析评估了7类磷脂(磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰丝氨酸(PS)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酸(PA)、心磷脂(CL))。结果表明，CS果实中磷脂含量的增幅远大于CT，说明CT果可能更能保持其细胞膜的稳定性。

溶血磷脂在许多组织和液体中作为次要的膜成分和信号介质被发现。它们可以从膜相关脂质水解并释放到细胞外空间，在那里它们可以被细胞外受体识别并启动信号转导通路。溶血磷脂酸(LPA)可产生影响植物防御反应的PA。本研究中，CT果实的LPA含量低于CS果实，第7天LPA含量低于第0天。值得注意的是，在3℃冷藏7天的辣椒果实中观察到溶血磷脂酰胆碱(LPC)的积累，证实了PC的降解导致相应溶血磷脂水平的升高。

在3℃贮藏第0天和第7天，对CS（冷敏品种‘129’）和CT（冷敏品种‘130’）果实进行主成分分析（A）和不同种类脂质的组成和比例（B）。

使用线性回归模型对每个因素的影响大小及其对脂质组学数据的影响进行森林图分析

在3℃贮藏的第0天和第7天，CS（耐冷品种‘129’）和CT（耐冷品种‘130’）中甘油磷脂和溶血磷脂分子物种的丰度

甘油酯方面，单乳糖基二酰基甘油(MGDG)和双乳糖基二酰基甘油(DGDG)是叶绿体膜的主要脂质，在光合作用和清除活性氧方面具有重要作用。本研究对这两种半乳糖脂(MGDG和DGDG)的水平进行了量化。结果表明, CT果实比CS果实能够维持较低的MGDG/DGDG。这可能代表了一种适应性策略，通过维持细胞膜的物理状态，支持膜蛋白的正常功能，使CT水果能够耐受冷胁迫。此外，CS果实中的三酰基甘油（TAG）含量高于CT果实，并且CS果实中的大部分TAG分子种类响应于低温胁迫显着增加。与能够保持相对稳定的膜脂组成的 CT 果实相比，CS 果实中的脂质成分在低温下表现出更大的脂质代谢变化。

甾醇方面，油菜甾醇、谷甾醇和豆甾醇是作物细胞膜中主要的游离甾醇，在植物的冷响应和衰老过程中发挥重要作用，本研究中，CS果实表现出的冷害可能是由甾醇水平升高引起的膜结构改变的结果，这将导致细胞区隔化和最终组织结构的丧失。CT果实中谷甾醇比值的下降和果实中谷甾醇水平的较高可能反映了其对低温胁迫的耐受性。CS 中甾醇酯的水平增加，谷甾醇酯和菜油甾醇酯是显着上调的代谢物。此外，两个品种的胆固醇水平都降低了，而CT果实在第0天相对较高的胆固醇水平可能有助于维持细胞膜在低温响应下的稳态。

鞘脂方面，在3℃贮藏条件下，两个品种的辣椒果实鞘脂含量增加。值得注意的是，CS果实鞘脂水平的变化相对于CT果实的变化较小。

综上所述，本研究提出了一个模型，描述了低温对辣椒膜脂稳态的影响。CS果实的膜脂组成在低温贮藏后发生了显著变化，而CT果实的膜脂组成保持相对稳定。TAG、PA、LPA、甾醇和PLD的水平可以作为3℃贮藏条件下CS辣椒品种CI的潜在标记。目前的研究为低温诱导的膜结构成分的改变和低温贮藏收获的园艺作物的脂质稳态提供了新的见解。

低温（低温胁迫）对3℃贮藏辣椒膜脂代谢影响的模型