芒果凭一身鲜艳果皮圈粉无数，有的翠绿清爽、有的金黄耀眼、有的绯红诱人，但不同品种果皮为何红、黄、绿差异巨大？背后的分子机制一直是科研界的“未解之谜”。

近期发表在Food Chemistry的一项多组学研究Multi-omics analyses unveil the molecular mechanism involving flavonoid-mediated color changes of different mango varieties，这篇研究以芒果果皮色泽为核心，联合转录组+代谢组多组学技术，系统拆解不同芒果品种果皮颜色差异的分子机理——黄酮类物质才是“颜值担当”，MiMYB33基因则是调控颜色的“总开关”！

文章题目：Multi-omics analyses unveil the molecular mechanism involving flavonoid-mediated color changes of different mango varieties期刊名称：Food Chemistry

影响因子：9.8

发表时间：2025年12月

作者单位：中国热带农业科学院等

DOI号：10.1016/j.foodchem.2025.147663

研究思路：

实验材料

实验选用海南芒果种质资源圃的43个芒果品种，一次性覆盖黄绿、黄、红、淡紫、品红、绿红、绿色7种主流果皮色；选取花后18周的完熟果实，确保无机械伤、无病害，每个品种设置3次生物学重复，保证实验结果的可靠性。

实验结果

①  43个芒果品种果皮与果肉色泽图谱

直观呈现43份源自10个国家的芒果种质果皮与果肉的表型差异，依据色泽参数将其划分为黄绿、黄、红、浅紫、品红、绿红、绿色7类，完整覆盖芒果种质的色泽多样性；结合叶绿素、类胡萝卜素、总黄酮、总酚等生理指标测定结果，绿色品种叶绿素含量显著偏高，黄色品种类胡萝卜素与总黄酮含量占绝对优势，同一色泽类群内不同品种色素含量亦存在显著差异，初步表明黄酮类与类胡萝卜素是调控芒果果皮色泽分化的核心色素组分。

图1 43个芒果品种果皮与果肉的颜色对照图

②  43个芒果品种转录组测序分析

基于129个样本的转录组测序数据，通过PCA分析、差异基因UpSet分析与GO富集解析色泽差异的转录调控基础，PCA结果显示各品种生物学重复紧密聚类，测序数据可靠性与重复性良好；以黄酮与类胡萝卜素含量最低的‘Mallika’品种为对照，不同色泽品种间差异基因数量差异显著，黄绿品种‘Repin No.16’上调差异基因数量最多，绿色品种‘Neelum’下调差异基因数量最少；GO富集结果表明，差异基因主要富集于苯丙氨酸分解、柚皮素查尔酮合成酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性、糖基转移酶活性等黄酮合成核心通路，直接证实黄酮代谢通路基因是调控芒果果皮色泽差异的关键分子基础。

图2 43 个芒果品种的RNA-seq 分析结果

③  43个芒果品种差异代谢物鉴定与分析

基于非靶向代谢组技术解析芒果果皮代谢谱特征，共检测到752种代谢物，PCA分析验证代谢组数据重复性与可靠性达标；差异代谢物分类显示，黄酮类、酚酸类、脂质为主要差异组分，与苹果、柚子等果实色泽调控的代谢特征一致；KEGG富集分析表明，差异代谢物主要富集于黄酮生物合成、氨酰tRNA生物合成、植物次生代谢物合成通路，共筛选出691种差异代谢物，其中柚皮素查尔酮、花青素-3-O-半乳糖苷、花青素-3-O-葡萄糖苷、天竺葵素-3-O-芸香苷等黄酮类代谢物在红、紫、黄色品种中显著积累，绿色品种含量极低，从代谢层面证实黄酮类物质是芒果果皮色泽差异的核心物质基础。

图3 43个芒果品种间差异代谢物的鉴定与分析

④  芒果黄酮类代谢差异通路分析

构建完整的芒果黄酮生物合成通路，涵盖PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、UFGT等关键酶基因，并通过热图展示关键基因在不同色泽品种中的表达模式；紫果品种‘Zillate’高表达苯丙氨酸代谢、DFR、UFGT等通路基因，黄绿品种‘Carabao’特异高表达香豆酸、柚皮素查尔酮相关基因，红果品种高表达苯丙氨酸与香豆酰CoA通路基因，黄色品种仅高表达香豆酰CoA相关基因，不同色泽品种的黄酮通路基因呈现特异性表达特征，明确黄酮合成关键基因的差异化表达直接决定芒果果皮的最终色泽表型。

图4 芒果中黄酮类化合物的差异代谢途径

⑤  转录组与代谢组联合WGCNA分析

通过加权基因共表达网络分析，挖掘调控芒果色泽的核心基因-代谢物关联模块，共构建23个基因共表达模块，其中MElightcyan模块与花青素-3-O-半乳糖苷、花青素-3-O-葡萄糖苷呈显著正相关，MEgrey模块与天竺葵素-3-O-芸香苷、儿茶素、柚皮素查尔酮等9种色泽相关代谢物高度正相关；模块内筛选出13个核心基因与10种差异代谢物形成强关联网络，MiMYB33与多种花青素苷、柚皮素查尔酮等关键色泽代谢物显著正相关，锁定该基因为调控芒果果皮色泽的核心候选转录因子。

图5 43个芒果品种代谢组与转录组的加权基因共表达网络分析

⑥  MiMYB33调控黄酮积累的功能验证

通过RT-qPCR与番茄遗传转化系统验证MiMYB33的生物学功能，RT-qPCR结果显示MiMYB33在红、绿、黄等不同色泽芒果品种中均高表达，暗示其广谱调控黄酮代谢通路；因芒果遗传转化体系不成熟，本研究以番茄为模式植物构建MiMYB33过表达株系，表型观察显示转基因番茄果实呈橙红色，野生型果实为红色，代谢检测表明转基因株系柚皮素查尔酮、花青素-3-O-半乳糖苷、木犀草素-8-C-葡萄糖苷等黄酮类物质显著积累，番茄红素含量大幅下降，证实MiMYB33通过促进黄酮合成、抑制类胡萝卜素积累改变果实色泽，明确其在芒果果皮色泽形成中的核心调控作用。

图6 MiMYB33调控黄酮类化合物的积累

实验结论

本研究通过多组学联合分析明确黄酮类代谢通路是芒果果皮色泽形成的核心通路，解析了通路关键基因的品种特异性表达模式，挖掘并功能验证MiMYB33为调控黄酮积累与色泽表型的关键转录因子，系统阐明了芒果品种色泽差异的分子机制，为芒果色泽性状的分子育种与市场导向型品种改良提供了关键理论支撑与核心基因资源。