标题：Peel color as a predictive marker of phytochemical and metabolic diversity in Ficus carica L.
发表期刊：Food Chemistry
影响因子：10.4
客户单位：石河子大学
百趣提供服务：植物NGM 2
研究背景
无花果(Ficus carica L.)是一种具有悠久栽培历史和重要营养文化价值的果树。鲜食市场对功能性食品的需求，推动育种向消费者导向的色泽与营养品质对齐发展。现有研究已表明深色果皮富含花青素等酚类及抗氧化活性，但研究的品种遗传多样性有限，多聚焦于少量区域性品种，缺乏涵盖代表性品种的系统比较分析；传统研究依赖高效液相色谱-紫外和比色法的靶向分析策略仅能对有限数量的酚酸进行定量表征；现有品质评价多孤立地分析体外抗氧化指标或基础成分，缺乏将生物活性化合物、感官属性与形态性状整合的多维评价框架。因此，本研究旨在整合果实品质评估与非靶标代谢组学技术，对中国新疆北部干旱区栽培的20个无花果品种进行大规模代谢表征，以果皮颜色为表型标记，系统阐明颜色多样性与植物化学品质及代谢特征之间的关联机制，为干旱环境下的营养强化型无花果育种提供理论依据。
研究结果
01.形态与理化多样性
1.1 果皮色度参数
研究通过色差仪对20个无花果品种（图1）的果皮色度参数进行了系统测定，并结合视觉观察与聚类分析将样品分为黄、绿、紫、褐四色组（图2）。黄色品种表现出最高的明度(L*= 65)、黄/蓝值(b*= 48)、色度(C*= 48)和色相角(h°= 91)，呈现典型的浅黄色外观。紫色品种呈现出最暗的色调(L*= 29)，较低的色度(C*= 9)和略带红色调(h°= 5)。绿色品种红/绿值(a*= −7.0)为负，表明其绿色饱和度最强。棕色无花果各项指标处于中等水平(b*= 21、C* = 24)，颜色介于紫色与黄绿色之间，存在过渡特征。这些结果可能反映了花青素与类胡萝卜素和叶绿素降解产物比率的变化。颜色均匀度在四组间存在显著差异，棕色无花果的变异性最大，黄色无花果的色泽最一致。
图1. 20个无花果品种果实
图2. 20个无花果品种果皮色度参数热图
1.2 果实形态特征
图3显示了无花果品种间的显著形态差异。黄色品种果重范围最宽(22.7–112.7 g)；绿色品种果形指数差异显著，从0.80到1.49；紫色品种果形指数表现出极大的变异，从0.77到1.71；棕色品种包含最大果重品种以及中等尺寸品种。已有研究明确将这些差异归因于基因型特异性变异。
1.3 化学质量分析
化学质量分析显示不同颜色组的无花果品种之间存在明显的代谢分化（图3）。黄色品种表现出较宽的可溶性糖含量(SSC)和可滴定酸含量(TA)，从而产生较高的SSC/TA比值，但其平均抗氧化能力最低(FRAP:6.6 μmol Fe2+/g；ABTS:333 μg TE/g；DPPH:22 μg TE/g)。绿色品种TA平均值最高，紫色品种表现出优异的清除自由基特性。褐色品种SSC居中。相关性分析显示，果皮色泽参数与生化性状之间存在很强的相关性。L*和b*与维生素C及抗氧化能力呈显著负相关，a*与维生素C呈中等正相关。这些结果表明，颜色越深或颜色越鲜艳的果皮往往表现出更高的抗氧化潜力。
图3. 形态和理化多样性热图
02.氨基酸组成及营养意义
研究采用氨基酸分析仪对20个无花果品种的氨基酸进行分析（图4）。黄色品种的必需氨基酸水平最低；绿色品种的氨基酸含量较高；大多数紫色品种的氨基酸含量处于中等水平；褐色品种的氨基酸含量普遍较低。值得注意的是，所有品种中都检测不到半胱氨酸，部分品种中苏氨酸未检出。
主成分分析结果显示前两个主成分解释了82.84%的总方差：PC1(72.93%)与大多数氨基酸呈强正相关，可作为总氨基酸丰度的指标；PC2(9.91%)主要由天冬氨酸/NH3（正载荷）与苏氨酸（负载荷）的对立驱动。层次聚类分析进一步识别出一个以绿色品种为主的"高含量"聚类；紫色和黄色品种则主要聚集于中低氨基酸含量聚类。这种分布进一步证明了绿色无花果栽培品种作为膳食氨基酸优质来源的潜力。
图4. 氨基酸分析热图
03.富硒酵母对猪肉代谢物组成的影响
3.1 全局代谢物分析及品种聚类
研究采用UHPLC-MS/MS对20个无花果品种进行非靶标代谢组学分析，共鉴定出1741个代谢物，涵盖次生代谢物和初级代谢物（图5B）。代谢物注释分类包括七大主要化合物类别：莽草酸/苯丙素类、萜类、脂肪酸、生物碱、氨基酸及肽类、聚酮类、碳水化合物及其他。主成分分析显示品种间存在显著的代谢变异（图5A），PC1和PC2分别解释了59.9%和22.0%的方差，累积解释率R²X=0.819，满足多元统计分析的前提条件。聚类模式显示：褐色和绿色品种聚类紧密，表明其代谢组成高度保守；紫色和黄色品种空间分布较为分散，提示其代谢可塑性较高。Student's t检验筛选出257个在四组间具有显著差异变化的代谢物（图5C）。层次聚类分析，揭示了20个品种间的代谢物共调控模式。褐色和紫色组表现出抗氧化相关代谢物（芦丁、桑色素等）的上调；色氨酰-丝氨酸、葫芦素E和Trichoverrol A在绿色和黄色组中表现出高表达水平。值得注意的是，二肽Phe-Pro主要在黄绿色品种中富集。综上数据表明，根据果皮颜色分类的无花果品种之间的代谢组成存在显著差异。
图5. 20个无花果品种的全局代谢物分析
3.2 颜色特异性生物标志物鉴定
采用Student's t检验p<0.05且OPLS-DA VIP>1的筛选条件，确定了在六组比较中的显著差异表达代谢物(DEMs)（图6B）。与其他颜色品种相比，绿色品种在代谢组学分析中表现出最显著的DEMs上调：与紫色相比上调204个，与褐色相比上调136个。相反，黄色品种表现出独特的下调趋势，尤其相对于绿色品种（Y vs G:127个上调/10个下调），在其他对比中呈平衡变化（Y vs P:99个上调/68个下调）。
UpSet图分析揭示了四个颜色组六个比较组间DEMs的非对称重叠模式（图6A）。G vs P比较最具代谢独特性，包含240个DEMs，较其他配对增加43.7%–158.3%；其中113个DEMs为该配对独有。这些模式表明，不同的调控机制可能会驱动特定品种的色素积累。
火柴杆图分析通过绘制成对比较的前10个上调和下调的代谢物来识别特定颜色的代谢特征（图6C）。P组显著富集黄酮类化合物、异黄酮类化合物以及三萜类。Y组优先积累鞘脂类、核苷类和生物碱。褐色组的特征为脱辅基类胡萝卜素、色酮类和脂肪酸衍生物的上调。G组在倍半萜类化合物、香豆素类和小肽类上表现出高积累。
Pearson相关性分析进一步整合了代谢、色度和功能数据集：黄酮类与所有抗氧化测定结果呈强正相关，与L*和b*呈显著负相关，证实紫色品种中黄酮类积累是其优异生物活性潜力的主要驱动力。小肽与a*呈显著负相关，强化了其对绿/黄品种的特异性。倍半萜类和脱辅基类胡萝卜素与L*和b*呈正相关，与其在浅色品种中的富集一致。
图6. 20个无花果品种的差异表达代谢物分析
研究总结
本研究以20个不同颜色果皮（黄、绿、紫、棕）的无花果品种为材料，整合形态学、理化指标及非靶标代谢组学分析，对无花果品种的植物化学多样性进行了研究。紫色品种表现出最高的抗氧化活性（DPPH、ABTS和FRAP测定值），这与花青素及桑色素、芦丁等黄酮类衍生物的显著积累相关，使紫色无花果成为功能性食品应用的有价值候选材料。相比之下，绿色品种以较高的可滴定酸和氨基酸含量为特征，其代谢特征与鲜味味觉发展及胁迫响应相关。代谢组分析进一步揭示了颜色特异性生物标志物：紫色品种富集黄酮类和异黄酮类，绿色品种积累具有潜在健康益处的倍半萜类；黄色和褐色品种呈现中间代谢谱，其中褐色品种表现出与色素氧化途径相关的独特脱辅基类胡萝卜素积累。重要的是，果皮色度参数与差异代谢物丰度之间的强相关性凸显了颜色指标在育种和采后加工过程中用于营养品质快速无损评估的实用价值。这些发现为干旱区的目标种质选择提供了基础框架，强调果皮颜色作为一种表型标记，可用于协调消费者偏好与品种特异性健康效益。
