兰州百合是甘肃省兰州市特色农作物之一,是全国可食用甜百合的代表,具有很高的营养价值与经济价值。但兰州百合在采后加工与贮藏过程中鳞茎表面经常出现紫红色变化,该现象影响了兰州百合的保质期与产品质量,限制了其经济价值。然而许多对百合鳞茎表面变色的研究都集中在其表型与护色方法上,对紫红色变化分子机理的研究较少。本研究首先针对微加工百合鳞茎表面紫红色变化的环境影响因素进行探究,主要分析光照、温度条件对微加工百合鳞茎的表面颜色变化的影响,通过测定表面L~*、a~*、b~*、褐变度、总酚含量、总花青素含量以及PPO、POD、PAL、CHS、CHI、F3H、DFR、ANS酶活性等指标,探究微加工百合鳞茎表面出现紫红色变化的关键影响因素;其次利用转录组学技术分析筛选了百合鳞茎紫红色变化差异表达基因,利用代谢组学技术分析了紫红色百合鳞茎的差异代谢产物,并进行了联合分析;最后利用生物信息学方法筛选预测出百合鳞茎紫红色变化现象中关键转录因子。主要研究结果如下:(1)光照影响微加工百合鳞茎变色的研究:20℃/光照条件下,百合鳞茎表面自6 d开始出现明显的紫红色,且在贮藏晚期加深;花青素合成相关CHS、CHI、DFR和ANS酶活性显著提高,并在6 d达到最高;q RT-PCR检测显示CHS、CHI、DFR和ANS基因表达量变化趋势与酶活一致;百合鳞茎花青素含量显著提高,在6 d达到最高至9.55 g L~(-1),比20℃/遮光组高5.08倍;表面颜色指标a~*值显著上升。20℃/遮光条件下,微加工百合鳞茎表面未发现明显的紫红色变化现象。(2)温度影响微加工百合鳞茎变色的研究:35℃/遮光组百合鳞茎表面褐变度最大,PPO、POD活性增强,总酚含量上升,表面发生颜色变化但未见紫红色。20℃/遮光组百合鳞茎花青素积累量最高,12 d达到5.99 g L~(-1),但数据相关性分析结果显示,花青素含量变化趋势与酶活变化趋势没有显著相关性,鳞茎表面也未发现明显紫红色变化。4℃/遮光处理组百合鳞茎表面未出见明显的颜SAHA色变化。(3)紫红色百合鳞茎的转录组学研究:对紫红色兰州百合鳞茎(LZ)与初始兰州百合鳞茎(CK)转录组数据分析,共筛选出8244个差异表达基因,与CK组相比,紫红色百合鳞茎中4753个上调基因,3491个下调基因。富集分析发现,类黄酮合成途径差异最为显著,该途径中检测到差异表达基因/基因总数为29/36。进一步分析发现花青素合成相关基因高度表达,其中包括10个CHS、1个CHI、1个F3’H、1个F3H、1个DFR与1个ANS基因,此外检测到1个CHS基因低表达。最后还发现有1个BZ1基因高表达,在花青素转化为稳定花色苷中起到重要作用。(4)紫红色百合鳞茎的代谢组学研究及关联分析:对紫红色兰州百合鳞茎(LZ)与初始兰州百合鳞茎(CK)代谢组数据分析,共鉴定得到106个差异代谢物,与CK组相比,紫红色百合鳞茎中上调代谢物71个,下调代谢物35个。富集分析结果显示类黄酮合成途径存在显著差异,多种黄酮类代谢产物上调,包括柚皮苷查尔酮、柚皮素、矢车菊素3-芸豆香苷、芦丁等。转录组学与代谢组学联合分析发现,类黄酮合成途径中1个CHS基因(Cmedical modelluster-4138.13786)与差异代谢物负相关,其余花青素合成相关差异表达基因与花青素合成相关差异代谢产物显著正相关。表明紫红色百合鳞茎中多个花青素合成相关结构基因(CHS、CHI、DFR和ANS等)表达量升高,导致了花青素合成相关中间代谢产物(柚皮苷查尔酮、柚皮素、圣草酚和矢车菊素等)积累,促使花青素含量上升。(5)微加工百PLX3397价格合鳞茎紫红色变化转录因子的预测:基于兰州百合鳞茎转录组数据,共筛选预测出花青素合成相关的5个MYB和2个b HLH转录因子。其中1个b HLH基因(Cluster-18294.0)表达量未出现显著性差异,另外6个转录因子均呈现差异表达。与花青素合成相关差异表达结构基因进行相关性分析后,其中3个MYB基因(Cluster-4138.3405,Cluster-4138.19860与Cluster-4138.19859)和1个b HLH基因(Cluster-4138.9158)与多数结构基因的表达呈显著正相关,在百合鳞茎花青素积累过程中发挥促进作用;1个MYB基因(Cluster-4138.14450)与多数结构基因的表达呈显著负相关,在百合鳞茎花青素积累过程中发挥负调控作用;1个MYB基因(Cluster-668.0)与结构基因的相关性较差,对花青素的积累影响力较弱。综上研究发现,在适当的光照条件下,百合鳞茎MYB与b HLH转录因子发挥调控作用,CHS、CHI、F3H、DFR和ANS等结构基因表达水平显著提升,提高了相应CHS、CHI、DFR和ANS酶活性,促进了花青素合成上游相关代谢产物(柚皮苷查尔酮、柚皮素、圣草酚和二氢槲皮素)的增长,从而增加了花青素(矢车菊素)的积累,并最终形成稳定的花色苷(矢车菊素3-芸豆香苷),致使微加工百合鳞茎表面发生紫红色变化。以上研究结果对于探究微加工百合鳞茎的表皮呈现出紫红色的分子机理具有重要的意义。