鳳梨草莓與黃毛草莓種間雜種果實香氣成分的代謝譜分析

王愛華，馬紅葉，李榮飛，楊仕品，喬榮，鐘霈霖

鳳梨草莓與黃毛草莓種間雜種果實香氣成分的代謝譜分析

王愛華，馬紅葉，李榮飛，楊仕品，喬榮，鐘霈霖

貴州省農業科學院園藝研究所，貴陽 550006

【】通過比較黃毛草莓和鳳梨草莓的2個種間雜種PF（具黃毛草莓濃郁的蜜桃香氣）和NF（無蜜桃香氣）完熟期果實香氣成分的代謝譜，為黃毛草莓蜜桃香氣特征成分鑒定及野生草莓優異資源的開發利用提供參考。采用頂空固相微萃取和氣相色譜/質譜聯用技術（gas chromatograph tandem mass spectrometer technology，GC-MS），對供試材料的香氣成分進行檢測。采用偏最小二乘法判別分析（partial least squares discrimination analysis，PLS-DA）模型第一主成分的變量投影重要度（variable importance in the projection，VIP）值和log2FC（Fold Change，FC），結合-test的值來篩選差異性代謝物，PF相對于NF，設置閾值VIP＞1.0, log2FC＞1.0或log2FC＜-1.0且value＜0.05，差異代謝物的相對含量采用峰面積歸一化法計算，CAS號（Chemical Abstracts Service Registry Number）在https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov網站查閱。從檢測到的383種總代謝物中篩選出67種差異代謝物，其中58種上調，9種下調，上調幅度較大的差異代謝物為內酯類物質，log2FC排在前3名的依次是()-7-癸烯-5-酸（5.60）、丁位十一內酯（5.33）、-癸內酯（5.30），下調幅度較大的差異代謝物為酯類物質，-log2FC排在前3名的依次是肉桂酸乙酯、亞硫酸（-7.19），2-乙基己基異己酯（-6.65）和3-羥基丁酸乙酯（-4.14）。從相對含量來看，酯類在PF（37.69%）中大幅低于NF（57.20%），內酯類在PF（20.91%）中大幅高于NF（6.12%），酮類在PF（15.30%）中略高于NF（9.12%），醇類、醛類、酸類、烯烴類和其他代謝物在PF和NF中的含量相當，NF中相對含量最大的酯是丁酸乙酯（17.92%），PF中相對含量最大的內酯是-癸內酯（12.53%），PF相對含量最大的酮與NF相同，均為2-庚酮。肉桂酸乙酯、丁酸乙酯和3-羥基丁酸乙酯等酯類可能是NF的關鍵香氣成分，()-7-癸烯-5-酸、丁位十一內酯和-癸內酯等內酯類可能是形成PF蜜桃香氣的關鍵物質。

黃毛草莓；種間雜種；香氣成分；差異代謝物

0 引言

【研究意義】香氣作為草莓最重要的品質特征之一，備受消費者關注。近幾十年來，育種家以提高農藝性能為目標，選育出了各種果實大、色澤艷麗、產量高的草莓新品種[1]。但是這些草莓新品種多為八倍體鳳梨草莓（8×）的后代，遺傳背景狹窄，香型單一，香氣淡；野生草莓果實雖小，但蘊藏的香型豐富，香氣濃，為了追求草莓香型的多樣性，野生草莓受到草莓育種家的青睞，被認為是新型香味分子的重要供體[2]。因此，開展鳳梨草莓與野生草莓種間雜種的香氣研究對育種實踐具有重要意義。【前人研究進展】前人在草莓果實風味方面進行了較多研究，如王玲等[3]分析了‘達賽萊克特’草莓果實揮發性物質的組成與含量特征，揭示了果實發育成熟過程中香氣動態變化規律；Dong等[4]比較了鳳梨草莓與森林草莓酯類的組成差異。目前，國內外有關草莓香氣的研究主要集中在鳳梨草莓和模式種森林草莓果實的香氣成分鑒定、比較分析及果實發育過程中香氣動態變化規律方面，而僅有2篇關于黃毛草莓香氣成分的報道，STAUDT等[5]在黃毛草莓中檢測到120種揮發性物質；ZHAO等[6]從3份黃毛草莓試材中鑒定出112種香氣成分；有關黃毛草莓果實蜜桃香氣特征成分的鑒定尚缺乏系統報道。常用的香氣提取方法有溶劑輔助風味蒸發法（solvent-assisted flavor evaporation，SAFE）、液-液萃取法（liquid-liquid extraction，LLE）、超臨界流體萃取法（supercritical fluid extraction method，SFE）和頂空固相微萃取法（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）等[7-8]。與傳統的萃取方法相比，頂空固相微萃取無需或僅需很少的有機溶劑，無需復雜的樣品預處理，快捷簡便，可直接在GC-MS上分析。目前，頂空固相微萃取和氣相色譜-質譜聯用技術已成為國際公認的植物果實及食品香氣提取方法[8-9]，并廣泛應用于草莓果實的香氣成分分析鑒定中，如張運濤等[10]以日光溫室栽培的‘甜查理’和‘章姬’草莓為試材，采用該技術測定了草莓果實發育過程中揮發物種類和質量分數的動態變化；曾祥國等[11]用該技術研究了‘晶玉’‘甜查理’‘晶瑤’‘章姬’和‘豐香’5個草莓品種果實揮發性物質成分的差異。香氣成分測定技術的發展加速了草莓果實揮發性物質的鑒定，草莓屬已有360多種揮發性物質被鑒定出來，這些物質包括酯類、醛類、酮類、醇類、萜烯類和呋喃酮類等[12-14]，雖然個別種類通常以痕量出現，但可能對草莓的整體香氣產生重大影響[2,15]。研究認為丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸甲酯、己酸乙酯等是草莓果味及青草味的來源[7]，萜類是草莓花香味的來源[1,16]，呋喃類賦予草莓典型的焦糖味[1]，內酯類通常跟桃香味有關[17]。黃毛草莓()為亞洲東部和東南部地區所特有的一種野生二倍體草莓[18]，其種質中蘊藏著濃郁的蜜桃香氣，是香氣育種的理想材料，馬鴻翔等[19]對黃毛草莓與鳳梨草莓種間雜種進行了細胞遺傳學分析；日本學者NOGUCHI等[20-21]對中國云南的黃毛草莓與鳳梨草莓開展種間雜交，育成了具有蜜桃香味的商業品種——‘桃熏’和‘久留米IH1號’等。【本研究切入點】盡管學者們開展了鳳梨草莓與黃毛草莓的種間雜交利用，但有關其種間雜種果實香氣成分的代謝譜分析卻鮮有報道。【擬解決的關鍵問題】本研究以親本相同、遺傳背景較一致，但蜜桃香氣差異明顯的鳳梨草莓與黃毛草莓的種間雜種果實為試材，采用頂空固相微萃取和GC-MS技術，結合多元統計分析方法，分析其香氣成分的代謝譜，為黃毛草莓蜜桃香氣特征成分鑒定及利用野生草莓資源進行香氣育種提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以鳳梨草莓栽培品種‘紅顏’（Benihoppe，2n= 8）為母本，野生黃毛草莓（，2）為父本雜交獲得五倍體遠緣雜交后代，五倍體匍匐莖莖尖經過染色體加倍后獲得的十倍體成苗（母本）再與鳳梨草莓栽培品種‘小白’（父本）雜交獲得2個在蜜桃香氣上存在明顯差異的種間雜種PF（具黃毛草莓濃郁的蜜桃香氣）和NF（無蜜桃香氣）。PF和NF均種植于貴州省園藝研究所育種棚，于2018年2月18日采摘PF和NF完熟期各6個果實，進行果實性狀比較及香氣成分的代謝譜分析。

1.2 果實性狀比較

2個種間雜種PF和NF果實性狀比較參考趙密珍[22]《草莓種質資源描述規范和數據標準》進行，平均單果重采用一級序果實平均值，果實硬度采用杭州托普儀器有限公司生產的GY-2型號水果硬度計，探頭直徑3.8 mm。

1.3 香氣成分的代謝譜分析

采用頂空固相微萃取法進行代謝物提取，參考賀書珍等[23]的方法進行，略有改動。進樣前先將萃取頭在氣相色譜進樣口老化1 h，老化溫度為250℃，迅速取20 mg果肉勻漿于20 mL鉗口樣品瓶中，將老化好的萃取頭插入樣品瓶中頂空部位，40℃下恒溫攪拌，平衡10 min后，萃取30 min，然后將萃取頭抽出，插入安捷倫7890B GC/5977B MS聯用儀（Agilent，USA），于250℃解析2 min，進行GC-MS分析。具體分析條件如下：萃取溫度60℃；預熱時間15 min；萃取時間30 min；解析時間4 min；分流模式Splitless Mode；隔墊吹掃流速3 mL?min-1；載氣為Helium；色譜柱：DB-Wax（30 m×250 μm×0.25 μm）；柱流速1 mL?min-1；柱箱升溫程序：40℃保持4 min，以5℃?min-1升至245℃，保持5 min；前進樣口溫度 250℃；傳輸線溫度250℃；離子源溫度230℃；四極桿溫度150℃；電離電壓-70 eV；質量范圍為20—500 aum；掃描模式Scan；溶劑延遲0 min。

1.4 數據分析

使用ChromaTOF軟件和NIST library（https:// www.nist.gov/srd）對質譜數據進行峰提取、基線矯正、解卷積、峰積分、峰對齊等分析，根據質譜匹配度、保留時間等指數匹配對代謝物進行鑒定；總代謝物在KEGG數據庫（http://www.genome.jp/kegg/pathway. html）和LIPID MAPS數據庫（http://www.lipidmaps.org/）分別進行功能和分類注釋，每個代謝物的CAS號（chemical abstracts service registry number，CAS#）在https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov網站查閱；多元統計分析首先將歸一化后的數據矩陣導入SIMCA-P+11.5軟件包（Umetrics，Umea，weden），采用主成分分析（principal component analysis，PCA）觀察兩組樣本間的總體分布，然后用偏最小二乘法判別分析（partial least squares discrimination analysis，PLS-DA）建立各比較組的PLS-DA模型，并采用7次循環交互驗證和200次響應排序檢驗的方法來考察PLS-DA模型的質量。采用PLS-DA模型第一主成分的變量投影重要度值（VIP）和log2FC（fold change，FC），結合-test的值來篩選差異性代謝物，PF相對于NF，設置閾值為VIP＞1.0，log2FC＞1.0或log2FC＜-1.0且value＜0.05；相對含量采用峰面積歸一化法計算，其他數據使用DPS16.05和Excel 2007軟件進行統計分析。

2 結果

2.1 2個種間雜種果實性狀比較

鳳梨草莓和黃毛草莓種間雜種PF和NF果實（圖1）除蜜桃香氣具有明顯差異外，其他性狀較一致，平均單果重分別為19.26和20.74 g，果面紅色，果肉白色，果實硬度分別為0.96和1.03 kg?cm-2，髓心空洞小，果肉質地綿軟，風味酸甜適中（表1）。

圖1 2個種間雜種果實PF（左）和NF（右）

表1 2個種間雜種PF和NF果實性狀比較

2.2 多元統計分析

總樣本的PCA分析見圖2，NF組主要分布在PC1左側，PF組主要分布在PC1右側，未見離散樣本，說明在95%的置信區間NF組和PF組組間差異較大，組內差異較小，證實該數據質量好，分析模型穩健可靠。為了找到組間的差異代謝物質，在PCA模型基礎上，建立了偏最小二乘法判別分析模型得分散點圖（圖3），并采用200次響應排序的方法對模型進行排序檢驗（圖4），2=0.74，2=-1.19，2數據大于2數據，且2回歸線與Y軸截距小于0，表明模型未“過擬合”，可根據VIP值分析篩選差異代謝物。

2.3 總代謝物分析

2.3.1 種類分析 在供試的2組樣品中，共檢測到383種香氣物質（圖5），包括141種酯、41種醇、40種酮、36種烷烴、22種醛、17種烯烴、17種酸、13種內酯、10種環烷烴、7種醚、6種呋喃、5種苯酚、5種胺、3種糖和3種苯，其中酯類占總代謝物的36.81%，醇、酮和烷烴分別占10.70%、10.44%和9.40%。

圖2 總樣品的PCA得分圖

R2Y：PLS-DA模型的解釋率，Q2Y：PLS-DA模型的預測能力R2Y: The interpretation rate of the PLS-DA model; Q2Y: The predictive ability of the PLS-DA model

Cor：隨機分組的Y與原始分組Y的相關性；Value：R2和Q2的得分Cor: The correlation between the randomly grouped Y and the original group Y; Value: The score of R2 and Q2

圖5 總代謝物種類分析

2.3.2 功能及分類注釋 383種總代謝物中注釋到KEGG pathyway的有16種（圖6），占總代謝物的4.18%，通過Pathway分析16種代謝物參與的代謝通路有7條，包括氨基酸代謝、碳水化合物代謝、能量代謝、全局和概述地圖、酯類代謝、萜類和聚酮類代謝及其他氨基酸代謝通路。lipid maps數據庫分類注釋的代謝物有31種（圖7），占總代謝物的8.09%，包括含氧烴類化合物、烴類、脂肪醛、脂肪醇、脂肪酸和共軛物共5類。

2.4 差異代謝物分析

2.4.1 種類分析 從383種總代謝物中共篩選出67種差異代謝物，包括32種酯、7種內酯、6種醇、4種烯烴、4種酮、4種醛、2種酸，烷烴、糖、醚、環烷烴、呋喃、苯酚、苯和胺各1種，其中酯類占總差異代謝物的47.76%，內酯類和醇類分別占10.45%和8.96%（圖8）。差異代謝物中，注釋到KEGG數據庫的有2種，為二甲硫醚和辛酸，分別在能量代謝和Global and overview maps代謝通路上。注釋到LIPID數據庫的有4種，為辛酸、辛醇、庚醛和5-庚烯-2-酮，分別屬于脂肪酸和共軛物、脂肪醇、脂肪醛和含氧烴類化合物。

圖6 KEGG通路注釋

圖7 Lipid maps注釋

圖8 差異代謝物種類分析

2.4.2 log2FC分析 PF相對于NF，67種差異代謝物中有58種上調，9種下調（表2）。上調幅度較大的差異代謝物為內酯類物質，log2FC排在前3名的依次是(Z)-7-癸烯-5-酸（5.60）、丁位十一內酯（5.33）、δ-癸內酯（5.30）；下調幅度較大的差異代謝物為酯類物質，-log2FC排在前3名的依次是肉桂酸乙酯、亞硫酸（-7.19），2-乙基己基異己酯（-6.65）和3-羥基丁酸乙酯（-4.14）。

2.4.3 相對含量分析 由表2可知，酯類是PF和NF相對含量排在第1的香氣物質，酯類在PF（37.69%）中的相對含量明顯低于NF（57.20%），PF中相對含量最大的酯是反-2-十二碳烯醇酯（9.59%），NF中相對含量最大的酯是丁酸乙酯（17.92%）。內酯類是PF中相對含量排在第2的香氣物質，其在NF中排名第3，內酯類在PF（20.91%）中的相對含量大幅高于NF（6.12%），PF中相對含量最大的內酯是-癸內酯（12.53%），NF中相對含量最大的內酯是丁位辛內酯（2.45%）。酮類是PF中相對含量排在第3的香氣物質（15.30%），其在NF中排名第2，酮類在PF（15.30%）中的相對含量略高于NF（9.12%），PF和NF中相對含量最大的酮均為2-庚酮，相對含量分別為14.09%和7.74%。醇類、醛類及酸類在PF和NF中含量相當，醇類化合物在PF和NF中的相對含量分別為9.86%和7.51%，醛類化合物在PF和NF中的相對含量分別為8.32%和11.77%，酸類化合物在PF和NF中的相對含量分別為5.55%和5.44%。在PF和NF中，醇類、醛類和酸類相對含量最大的代謝物一致，醇類物質為辛醇，相對含量分別為5.91%（PF）和4.86%（NF）；醛類物質為苯乙醛，相對含量分別為6.74%（PF）和9.22%（NF）；酸類物質為辛酸，相對含量分別為5.24%（PF）和4.98%（NF）。烯烴類和其他代謝物是PF和NF中相對含量最低的代謝物，烯烴類分別為1.06%（PF）和0.98%（NF），其他類代謝物分別為1.30%（PF）和1.89%（NF）。

表2 基于GC-MS的PF和NF果實中差異代謝物分析

續表2 Continued table 2

續表2 Continued table 2

“-”未發現或不存在“-” Not found or not exist

3 討論

3.1 關于PF和NF的香氣成分

對草莓屬植物特征香氣成分的鑒定是成功進行香氣育種的關鍵，NEGRI等[2]對麝香草莓（）和森林草莓（）的香氣成分進行比較分析；王娟等[24]鑒定出8個鳳梨草莓栽培品種（系）果實的關鍵香氣成分。草莓的特征香氣可能與關鍵香氣成分在種類及含量相互比例方面的變化有關[25]，草莓野生種往往比商業品種的香氣更濃郁，香氣種類也更加豐富[7,26]；SCHWIETERMAN等[16]對35個不同的鳳梨草莓栽培品種香氣多樣性的調查發現，即使在最具香味的商業品種中，也不超過81種香氣成分，本研究從鳳梨草莓與黃毛草莓的2個種間雜種中共鑒定出383種香氣成分，遠遠超過鳳梨草莓栽培品種的香氣種類，該結果進一步證實了草莓野生資源在香氣育種中的價值。本研究2個種間雜種的差異代謝物中，種類和相對含量最多是酯類，其次是內酯類，因此，酯類和內酯類可能是影響PF和NF果實香氣的關鍵物質。

3.2 酯類和內酯類對PF和NF果實香氣的影響

酯類對草莓果香的貢獻很大[4,12]。本研究對差異代謝物的分析表明，酯類在NF中的相對含量大幅高于PF，NF中相對含量較大的酯是丁酸乙酯和3-羥基丁酸乙酯。多數研究證明鳳梨草莓與野生草莓在酯的種類上存在明顯差異，各有其關鍵的特征酯類，如黃毛草莓以苯甲酸甲酯、乙酸芐酯、肉桂酸甲酯和肉桂酸乙酯等最為顯著[4-5]，氨茴酸甲酯是森林草莓（）的特征酯類[1]，而丁酸甲酯、丁酸乙酯、己酸乙酯和2-甲基丁酸甲酯是鳳梨草莓最重要的酯類[27-28]，本研究中存在于黃毛草莓的肉桂酸乙酯在2個種間雜種中相對含量較低，可能是在子代中發生了不同程度的缺失[29]。另一方面，肉桂酸乙酯雖然含量低，但PF相對于NF下調幅度最大，因此，肉桂酸乙酯可能與丁酸乙酯和3-羥基丁酸乙酯等一起構成NF的特征香氣物質。

ZHAO等[6]報道了黃毛草莓的2個內酯類特征香氣成分，-癸內酯和丙位十二內酯（-Dodecalactone），并指出黃毛草莓的特異蜜桃香味可能與丙位十二內酯有關。草莓中桃香味相關的物質報道較多的是-癸內酯，其表達受的調節，內酯是一種揮發性脂肪酸衍生分子，具有“水果味”“甜”或“桃子”的香氣[17]。與NF相比，本研究中PF顯著富集了內酯類物質，上調幅度較大的7種內酯依次是()-7-癸烯-5-酸、丁位十一內酯、2H-Pyran-2-one, 5,6-dihydro-6- propyl-、丁位己內酯、丁位辛內酯和丙位壬內酯，其中-癸內酯、()-7-癸烯-5-酸、丁位己內酯含量較高，綜合分析可知，這7種內酯類物質的顯著增加可能是PF蜜桃香氣形成的關鍵因素，經https://pubchem.ncbi. nlm.nih.gov網站查閱，丁位十一內酯、-癸內酯、丁位辛內酯和丙位壬內酯均具有與桃相似的香味或椰味，也有報道指出-癸內酯具有甜味[26]，這幾種香氣成分在草莓香氣物質的代謝譜中報道較少，它們可能會成為草莓蜜桃香味育種的新目標。

3.3 酮類、醇類、醛類及酸類等對PF和NF果實香氣的影響

本研究中酮類、醇類、醛類及酸類在PF和NF中相對含量相當，硫化物等其他化合物的相對含量最少，僅占1%左右。酮類物質對草莓香氣形成也有重要作用，相對含量在PF中僅次于酯類和內酯類，在NF中僅次于酯類。2,5-二甲基-4-甲氧基-3(2H)-呋喃酮普遍存在于草莓屬果實中，并具有焦糖味[7]，醇類和酸類對味道的影響很小，往往產生令人不愉快的氣味[1,28]。某些醛類對草莓的香氣很重要，有助于產生青草味，并隨果實成熟而減少[12,28]。一些硫化物即使濃度很低，但是對草莓的特征香氣有重要作用[7]。

野生草莓的濃郁香氣能否成功導入栽培種中，在很大程度上取決于能否產生可育的種間雜種后代[2]，本研究中五倍體經過染色體加倍后獲得的十倍體再與八倍體栽培品種小白雜交，其后代畸形果較多（因九倍體不能結實，大部分種子發育不良所致），但也會產生少量可育的偶數倍種子，偶數倍種子的產生可能與異常有絲分裂如染色體單橋、雙橋、多橋、多極分裂或2n配子的形成有關[30]，類似現象在草莓上也有報道[31-32]。果香受基因型和環境的綜合影響[4,33]，是由多基因位點控制的復雜性狀[34]，代謝組學在草莓香氣上的研究起步較晚，相關數據庫有待完善。目前，草莓屬植物中僅闡明了部分香氣物質積累的生物合成途徑，其內在的遺傳規律及調控機制并不清楚[1]。因此，有必要結合其他組學數據，以快速、準確地了解這些物質的表達信息，并把這些數據作為準確的分子性狀衡量指標，結合分子生物學手段，應用于調控基因位點及關鍵基因挖掘、功能解析乃至新品種的培育。

4 結論

在鳳梨草莓與黃毛草莓的2個種間雜種PF和NF中檢測到383種代謝物，其中篩選出67種差異代謝物。酯類是NF的主要香氣物質，log2FC排在前3名的依次是肉桂酸乙酯、亞硫酸、2-乙基己基異己酯和3-羥基丁酸乙酯，相對含量最高是丁酸乙酯和3-羥基丁酸乙酯；PF顯著上調了內酯類物質，log2FC排在前3名的依次是()-7-癸烯-5-酸、丁位十一內酯和-癸內酯，相對含量最高的是-癸內酯和丁位己內酯。肉桂酸乙酯、丁酸乙酯和3-羥基丁酸乙酯等酯類可能是NF的關鍵香氣物質，()-7-癸烯-5-酸、丁位十一內酯和-癸內酯等內酯類可能是PF蜜桃香氣形成的關鍵物質，這些內酯類物質可能會成為草莓蜜桃香味育種的新目標。

[1] URRUTIA M, RAMBLA J L, ALEXIOU K G, GRANELL A, MONFORT A. Genetic analysis of the wild strawberry) volatile composition. Plant Physiology and Biochemistry, 2017, 121: 99-117.

[2] NEGRI A S, ALLEGRA D, SIMONI L, RUSCONI F, TONELLI C, ESPEN L, GALBIATI M. Comparative analysis of fruit aroma patterns in the domesticated wild strawberries “Profumata di Tortona” () and “Regina delle Valli” (). Frontiers in Plant Science, 2015, 6: 56.

[3] 王玲, 尹克林. ‘達賽萊克特’草莓果實發育成熟過程中香氣物質的變化及其特征成分的確定. 果樹學報, 2018, 35(4): 433-441.

WANG L, YIN K L. Changes in aroma of ‘Darselect’ strawberry during development and characterization of the key aroma components. Journal of Fruit Science, 2018, 35(4): 433-441. (in Chinese)

[4] DONG J, ZHANG Y T, TANG X W, JIN W M, HAN Z H. Differences in volatile ester composition betweenandand implications for strawberry aroma patterns. Scientia Horticulturae, 2013, 150: 47-53.

[5] STAUDT G, DRAWERT F, TRESSL R. Gas chromatographic-mass spectrometric differentiation of aroma compounds from strawberry varieties. II.. Zeitschrift Fuer Pflanzenzuechtung, 1975, 75: 36-42.

[6] ZHAO M Z, WANG J, WANG Z W, QIAN Y M, WU W M. GC-MS analysis of volatile components in Chinese wild strawberry (Schlecht.). Acta Horticulturae, 2014, 1049: 467-469.

[7] PRAT L, ESPINOZA M I, AGOSIN E, SILVA H. Identification of volatile compounds associated with the aroma of white strawberries (). Journal of the Science of Food and Agriculture, 2014, 94(4): 752-759.

[8] 蘭欣, 汪東風, 張莉, 趙紀合. HS-SPME法結合GC-MS分析嶗山綠茶的香氣成分. 食品與機械, 2012, 28(5): 96-101.

LAN X, WANG D F, ZHANG L, ZHAO J H. Aromaic components analysis of green tea in Lao Mountain by HS-SPME and GC-MS. Food and Machinery, 2012, 28(5): 96-101. (in Chinese)

[9] KHALIL M N A , FEKRY M I , FARAG M A. Metabolome based volatiles profiling in 13 date palm fruit varieties from Egypt via SPME GC-MS and chemometrics. Food Chemistry,2017, 217: 171-181.

[10] 張運濤, 王桂霞, 董靜, 鐘傳飛. 章姬和甜查理草莓果實發育過程中揮發物的變化. 果樹學報, 2009, 26(4): 511-515.

ZHANG Y T, WANG G X, DONG J, ZHONG C F. Changes of volatiles in developing strawberry fruit of Akihime and Sweet Charlie cultivars. Journal of Fruit Science, 2009, 26(4): 511-515. (in Chinese)

[11] 曾祥國, 韓永超, 向發云, 楊艷芳, 陳豐瀅, 顧玉成. 不同品種草莓果實揮發性物質的GC-MS分析. 亞熱帶植物科學, 2015, 44(1): 8-12.

ZENG X G, HAN Y C, XIANG F Y, YANG Y F, CHEN F Y, GU Y C. Analysis of GC-MS on fruit aroma components of different strawberry cultivars. Subtropical Plant Science, 2015, 44(1): 8-12. (in Chinese)

[12] JETTI R R, YANG E, KURNIANTA A, FINN C, QIAN M C. Quantification of selected aroma-active compounds in strawberries by headspace solid-phase microextraction gas chromatography and correlation with sensory descriptive analysis. Journal of Food Science,2007, 72(7): S487-S496.

[13] SONG C K, HONG X T, ZHAO S. LIU J Y, SCHULENBURG, HUANG F C, FRANZ-OBERDORF K, SCHWAB W. Glucosylation of 4-Hydroxy-2,5-Dimethyl-3(2H)-Furanone, the key strawberry flavor compound in strawberry fruit. Plant Physiology, 2016, 171(1): 139-151.

[14] LU H Y, BAN Z J, WANG K D, LI D, LI D D, POVERENOV E, LI L, LUO Z S. Aroma volatiles, sensory and chemical attributes of strawberry (×Duch.) achenes and receptacle. International Journal of Food Science & Technology2017, 52(12): 2614-2622.

[15] AHARONI A, GIRI A P, VERSTAPPEN F W A, BERTEA C M, SEVENIER R, SUN Z K, JNONGMA M A, SCHWAB W, BOUWMEESTERA H J. Gain and loss of fruit flavor compounds produced by wild and cultivated strawberry species. The Plant Cell, 2004, 16(11): 3110-3131.

[16] SCHWIETERMAN, M L, COLQUHOUN T A, JAWORSKI E A, BARTOSHUK L M, GILBERT J L,TIEMAN D M, ODABASIA Z, MOSKOWITZ H R, FOLTA K M, KLEE H J, SIMS C A,WHITAKER V M, CLARK D G. Strawberry flavor: Diverse chemical compositions, a seasonal influence, and effects on sensory perception. PLoS ONE, 2014, 9(2): e88446.

[17] ZELIOU K, PAPASOTIROPOULOS V, MANOUSSOPOULOS Y, LAMARI F N. Physical and chemical quality characteristics and antioxidant properties of strawberry cultivars (×Duch.) in Greece: Assessment of their sensory impact. Society of Chemical Industry, 2018, 98(11): 4065-4073.

[18] ZHANG J X, LEI Y Y, WANG B T, LI S, YU S, WANG Y, LI H, LIU Y X, MA Y, DAI H Y, WANG J H, ZHANG Z H. The high-quality genome of diploid strawberry () provides new insights into anthocyanin accumulation. Plant Biotechnology Journal, 2020, 18(9): 1908-1924.

[19] 馬鴻翔, 陳佩度. 黃毛草莓與鳳梨草莓種間雜種的獲得及其細胞遺傳學分析. 中國農業科學, 2004, 37(12): 1966-1970.

MA H X, CHEN P D. Production and cytogenetics of interspecific hybrids from the cross ofSchlecht andDuch. Scientia Agricultura Sinica, 2004, 37(12): 1966-1970. (in Chinese)

[20] NOGUCHI Y, MORISHITA M, MURO T, KOJIMA A, SAKATA Y, YAMADA T, SUGIYAMA K. ‘Tokun’: A new aromatic decaploid interspecific hybrid strawberry. Bulletin of the National Institute of Vegetable and Tea Science, 2011, 42(2): 122-128. (in Japanese with English abstract)

[21] Noguchi Y, Muro T, Morishita M. The possibility of using decaploid interspecific hybrids××) as a parent for a new strawberry.Acta Horticulturae, 2009(842): 447-450.

[22] 趙密珍. 草莓種質資源描述規范和數據標準. 北京: 中國農業出版社, 2006.

ZHAO M Z. Descriptors and Data Standard for Strawberry (spp.). Beijing: China Agriculture Press, 2006. (in Chinese)

[23] 賀書珍, 吳剛, 張彥軍, 徐飛, 朱科學, 譚樂和. 不同基因型菠蘿蜜種質資源揮發性香氣成分分析. 熱帶作物學報, 2019, 40(7): 1304-1311.

HE S Z, WU G, ZHANG Y J, XU F, ZHU K X, TAN L H. Analysis of volatile aroma compounds in jackfruit () of different genotypes. Chinese Journal of Tropical Crops, 2019, 40(7): 1304-1311. (in Chinese)

[24] 王娟, 孫瑞, 王桂霞, 常琳琳, 孫健, 鐘傳飛, 董靜, 張運濤, Detlef. ULRICH. 8個草莓品種（系）果實特征香氣成分比較分析. 果樹學報, 2018, 35(8): 967-976.

WANG J, SUN R, WANG G X, CHANG L L, SUN J, ZHONG C F, DONG J, ZHANG Y T, ULRICH D. A comparative analysis on fruit characteristic aroma compounds in eight strawberry varieties (strains). Journal of Fruit Science, 2018, 35(8): 967-976. (in Chinese)

[25] 董靜, 鐘傳飛, 王桂霞, 常琳琳, 孫健, 孫瑞, 張宏力, 李睿, 隗永青, 鄭書旗, 張運濤. 日中性草莓不同季節果實揮發性成分差異. 中國農業科學, 2019, 52(13): 2309-2327.

DONG J, ZHONG C F, WANG G X, CHANG L L, SUN J, SUN R, ZHANG H L, LI R, WEI Y Q, ZHENG S Q, ZHANG Y T. Comparative study on fruit volatiles of different day-neutral strawberry cultivars in autumn and winter. Scientia Agricultura Sinica, 2019, 52(13): 2309-2327. (in Chinese)

[26] ULRICH D, KOMES D, OLBRICHT K. HOBERG E. Diversity of aroma patterns in wild and cultivated. Genetic Resources and Crop Evolution, 2007, 54(6): 1185-1196.

[27] LARSEN M, POLL L. Odour thresholds of some important aroma compounds in strawberries. Zeitschrift Für Lebensmittel Untersuchung Und Forschung, 1992, 195: 120-123.

[28] SCHIEBERLE P, HOFMANN T. Evaluation of the character impact odorants in fresh strawberry juice by quantitative measurements after sensory studies on model mixtures. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1997, 45(1): 227-232.

[29] OLBRICHT K, GRAFE C, WEISS K, ULRICH D. Inheritance of aroma compounds in a model population of FDuch. Plant Breeding, 2007, 127(1): 87-93.

[30] 向仕華, 鄭思鄉, 趙雁, 關文靈, 李益, 劉妍, 張喜艷. 不同倍性東方百合雜交后代染色體數目觀察. 云南農業大學學報, 2007, 22(5): 631-634.

XIANG S H, ZHENG S X, ZHAO Y, GUANG W L, LI Y, LIU Y, ZHANG X Y. Chromosome number observation on the hybrid generations of different ploidy. Journal of Yunnan Agricultural University, 2007, 22(5): 631-634. (in Chinese)

[31] YANAGI T, HUMMER K E, IWATA T, SONE K, NATHEWET P, TAKAMURA T. Aneuploid strawberry (2=8+2=58) was developed from homozygous unreduced gamete (8) produced by second division restitution in pollen. Scientia Horticulturae, 2010, 125(2): 123-128.

[32] RHO I R, HWANG Y J, LEE H I, BYUNG K, LEE C H. Interspecific hybridization of diploids and octoploids in strawberry. Scientia Horticulturae, 2012, 134: 46-52.

[33] FORNEY C F, KALT W, JORDAN M A. The composition of strawberry aroma is influenced by cultivar, maturity and storage. HortScience, 2000, 35(6): 1022-1026.

[34] GOFF S A, KLEE H J. Plant volatile compounds: Sensory cues for health and nutritional value. Science, 2006, 311(5762): 815-819.

Metabolic Analysis of Aroma Components in Two Interspecific Hybrids from the Cross ofDuch. andSchlecht

WANG AiHua, MA HongYe, LI RongFei , YANG ShiPin, QIAO Rong, ZHONG PeiLin

Institute of Horticulture, Guizhou Academy of Agricultural Sciences, Guiyang 550006

【】Two interspecific hybrids PF (with honey peach aroma) and NF (without peach aroma) were obtained from the cross ofDuch. andSchlecht. Fruit aroma compounds in PF and NF were compared to clarify the composition and content of honey peach aroma, aiming to provide a theoretical basis for research on strawberry aroma and utilization of wild strawberry resources. 【】Matured fruits of PF and NF were harvested from greenhouse in February 18, 2018, respectively. The fruit traits comparison between two interspecific hybrids PF and NF were measured as(). Fruit aroma compounds were extracted by using head solid-phase microextraction (HS-SPME), and then, detected by gas chromatograph tandem mass spectrometer technology (GC-MS). The mass spectra of the detected compounds were matched with NIST Library and also subjected to artificial qualitative analysis based on literatures. Multivariate statistics including principal component analysis (PCA) and supervised partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA) were conducted to screen significantly differential metabolites. Variable Importance in the Projection (VIP)＞1.0, log2FC ＞1.0 or log2FC＜-1.0, andvalue＜0.05, indicates an increase and decrease by over 2-fold, respectively, in a comparison between PF and NF. The relative content of each significantly different metabolite (expressed as percentage) was calculated as the ratio between each peak area and the sum of all significantly different metabolite peak areas, multiplied by 100 [Relative Content. = (Areapeak/ΣAreaspeak) ×100]. Chemical Abstracts Service Registry Number (CAS#) was retrieved from the PubChem database (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov). 【】Fruits traits of PF was consistent with those of NF, except honey peach aroma. The fruits of both PF and NF were almost the same size, with red fruit color, small fruit cavity, soft texture and sweet and sour taste. Totally, 383 kinds ofaroma compound were identified from the test samples by GC-MS, including 141esters, 41 alcohols, 40 ketones, 36 alkanes, 22 aldehydes, 17 olefins, 17 acids, 13 lactones, 10 naphthenes, 7 ethers, 6 furans and 16 other compounds. The main components were esters, kinds of which accounting for 36.81% of the total metabolites, followed by alcohol, ketone and alkane, accounted for 10.70%, 10.44% and 9.40%, respectively. A total of 67 significantly different metabolites were screened from the 383 detected metabolites, 58 of which were up-regulated and 9 were down-regulated. PF significantly up-regulated lactones. The top three up-regulated lactones were 2H-Pyran-2-one, tetrahydro-6-(2-pentenyl)-, (Z)-, 2H-Pyran-2-one, 6-hexyltetrahydro-, and 2H-Pyran-2-one, tetrahydro-6-pentyl-. NF down-regulated esters significantly. The top three down-regulated esters were 2-propenoic acid, 3-phenyl-, ethyl ester, sulfurous acid, 2-ethylhexyl isohexyl ester and butanoic acid, 3-hydroxy-, ethyl ester. The relative content of esters in PF (37.69%) was significantly lower than that of NF (57.20%), conversely, lactones in PF (20.91%) significantly higher than that of NF (6.12%). The relative content of ketones in PF (15.30%) was slightly higher than that of NF (9.12%). The relative content of alcohols, aldehydes, acids, olefins and other metabolites were almost equally present in PF and NF. The ester with the highest relative content in NF was butanoic acid, ethyl ester (17.92%), and the lactone with the highest relative content in PF was 2H-Pyran-2-one, tetrahydro-6-pentyl-(12.53%). The ketone with the highest relative content in PF was the same as NF, both were 2-heptanone. 【】Esters, such as 2-propenoic acid, 3-phenyl-, ethyl ester, butanoic acid, ethyl ester and butanoic acid, 3-hydroxy-, ethyl ester, might be the key aroma components of NF. Lactones, such as 2H-Pyran-2-one, tetrahydro-6-(2-pentenyl)-, (Z)-, 2H-Pyran-2-one, 6-hexyltetrahydro-, 2H-Pyran-2-one, and tetrahydro-6-pentyl-, might be the key aroma components to form the honey peach aroma in PF.

; interspecific hybrids; aroma components; significantly different metabolites

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.05.015

2020-05-27；

2020-10-21

貴州省科技支撐計劃（[2018]2282，[2020]1Y018）、黔院青年基金（[2018]037號）、貴州省園藝研究所青年基金（[2018]001號）

王愛華，E-mail：118wah@163.com。通信作者鐘霈霖，E-mail：1105197620@qq.com

（責任編輯 趙伶俐）