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【科研新进展】我院设施农业生物与环境团队李建明教授/张淑辉副教授课题组揭示有机营养液特征物质对番茄品质的影响机制

2026-06-23 11:29:09

近日，西北农林科技大学园艺学院设施农业生物与环境工程研究团队李建明教授/张淑辉副教授课题组在《Food Chemistry》在线发表了题为《Integrated metabolomics reveals lipid metabolites as critical regulators for compost tea-mediated metabolic regulation and quality improvement in tomatoes》的研究论文。该研究通过整合代谢组学分析，系统揭示了堆肥茶中关键脂质代谢物（如肉豆蔻酸、油酸和花生四烯酸）在调控番茄果实代谢、提升还原糖和抗坏血酸含量中的核心作用，为堆肥茶的定向优化提供了科学依据。

随着有机农业的快速发展，堆肥茶作为一种高效、环保的液态有机肥料，广泛应用于设施番茄生产中。前人研究表明，堆肥茶施用能显著提高番茄果实品质。然而，堆肥茶成分复杂，其提升果实品质的关键活性物质尚不明确。本研究通过调配四种不同配比的堆肥茶（T1-NS、T2-NS、T3-NS、T4-NS），分别灌溉番茄植株，并以山崎营养液为对照，系统分析了堆肥茶中代谢物组成与番茄果实代谢谱之间的关联。

研究发现，4种堆肥茶中差异代谢物的树状聚类结果与4种堆肥茶栽培番茄的树状聚类结果规律一致，表明堆肥茶中代谢物组成可能是调节番茄代谢的关键因素。

研究发现，与对照相比，四种堆肥茶处理的番茄果实中，葡萄糖、果糖、抗坏血酸和番茄红素含量显著升高，5种生物碱和4种萜类化合物协同下调，5种黄酮类物质上调。

KEGG分析结果显示，堆肥茶中的代谢物和3种堆肥茶栽培番茄vs山崎营养液栽培番茄差异代谢物富集在5种相同的脂质代谢途径中。

进一步通过WGCNA（加权基因共表达网络分析）发现，堆肥茶的“蓝色模块”和“棕色模块”与番茄果实中还原糖和抗坏血酸的积累呈显著正相关。这两个模块是堆肥茶中的脂质代谢物（如脂肪酸、甘油磷脂、鞘脂等）主要富集模块。

为验证上述发现，研究团队筛选出堆肥茶中含量较高的6种脂肪酸和3种磷脂，分别进行外源灌根处理。结果显示：肉豆蔻酸、油酸和花生四烯酸显著提高了番茄果实中还原糖和抗坏血酸的含量，其中花生四烯酸对抗坏血酸的提升效果尤为明显。

本研究首次系统揭示了堆肥茶中脂质代谢物，尤其是肉豆蔻酸、油酸和花生四烯酸，是提升番茄果实还原糖和抗坏血酸含量的关键活性成分。该发现为堆肥茶的靶向功能优化提供了理论依据，也为有机农业中液态肥料的精准调控开辟了新路径。

李建明教授、张淑辉副教授为论文共同通讯作者，罗蛟博士为第一作者。研究得到了国家重点研发计划(No. 2024YFD2001003-02)、鄂尔多斯市科技重大专项 (ZD20232310)、宁夏回族自治区重点研发计划(2024BBF01012)等项目的资助。西北农林科技大学园艺科学研究中心为本研究提供了技术支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.149861