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王丽教授和高翔副教授研究团队在植物花卉挥发性萜类物质合成分子机制研究取得重要进展

来源：花匠小妙招时间：2025-11-25 17:05

植物的花香主要由具有芳香气味的挥发性萜类有机小分子组成。在被子植物的演化过程中，花香和其他性状（例如花色、花型）协同作用以吸引不同生境条件下的传粉者为植物传粉，有利于植物的繁殖。地球上90%的被子植物和近三分之一的粮食作物需要花香协助传粉，因此花香的研究显得尤为重要。萜类合酶是催化各种挥发性物质合成的关键酶。克隆萜类合酶基因并验证其功能，将有助于揭示花香介导传粉者转变机制的分子基础，具有重要的理论价值。

近日，分子表观遗传学教育部重点实验室王丽教授和高翔副教授领导的研究团队近期在植物学一区刊物Journal of Experimental Botany在线发表了题为“Identification and Characterization of Terpene Synthase Genes Accounting for the Volatile Terpene Emissions in Flowers of Freesia x hybrida（doi:10.1093/jxb/ery224）”的研究论文。该研究利用顶空固相微萃取技术结合气相质谱分析了两个香雪兰园艺种（红色花Red River®和白色花Ambiance）花朵挥发物成分（主要由挥发性萜类物质和类胡萝卜素衍生物组成）。两个品种花朵释放的挥发性有机小分子在含量和种类上存在明显的差异，其中香雪兰园艺种（Red River®）花朵中主要释放单萜物质和类胡萝卜素衍生物紫罗兰酮，而香雪兰园艺种（Ambiance）花朵释放的主要挥发性萜类物质为单萜物质和倍半萜物质。基于香雪兰花朵转录组信息，结合分子生物学、生物化学等技术，初步揭示了香雪兰园艺种Red River®和Ambiance花朵挥发性萜类物质合成的分子机制。研究表明，不同香雪兰萜类合酶（FhTPS）在挥发性物质合成中的作用不同。园艺种Red River®的花瓣、雌蕊和雄蕊释放的芳樟醇和α-松油醇主要是由FhTPS1和FhTPS2催化底物GPP合成。少量挥发的单萜和倍半萜，例如月桂烯、顺式罗勒烯、反式罗勒烯和橙花叔醇是由FhTPS6调控合成。园艺种Ambiance释放的单萜物质芳樟醇也是由FhTPS1调控合成。而大部分倍半萜物质是由FhTPS7利用底物FPP催化产生，只有少量挥发的倍半萜物质芹子烯和α-古云烯分别是由FhTPS6和FhTPS8催化底物FPP生成。

由于鸢尾科香雪兰属中已经发现的16个香雪兰野生种中存在3种潜在的传粉者。不同传粉者访问的花朵释放的花香成分显著不同，暗示花香成分的差异可能在传粉者介导的生殖隔离导致物种形成的过程中发挥了重要的作用，而香雪兰栽培种花朵中萜类合酶基因的克隆为揭示该花卉花香诱导传粉者转变的分子机制奠定了基础。

王丽教授科研团队一直致力于香雪兰的相关研究。在上个世纪八十年代，团队利用植物组织培养技术，成功建立了香雪兰无性繁殖体系。在国际植物学主流刊物上发表系列论文，阐述了香雪兰体外形态建成的途径和体细胞胚胎发生单细胞起源的观点。九十年代，课题组将组织培养技术与传统的杂交技术结合，开发了“香雪兰新品种培育技术”，并应用于四倍体现代香雪兰的新品种培育。培育香雪兰新品系二十余个，审定香雪兰新品种13个。12个新品种达到国际行业标准，通过荷兰权威机构审定，结束了我国在此方面空白的历史。2016年，“香雪兰繁育技术创新、新品种培育及推广示范”的科研成果获得吉林省科学技术进步一等奖。2010年以来，研究团队在植物花朵类黄酮和挥发性萜类物质代谢调控领域进行了系统的研究，并取得了一系列有价值的研究成果 ( Front Plant Sci. 2017;8:428; Sci Rep.2016;6:30514; Front Plant Sci.2016;7:410; Nat Prod Res.2012;27:37-40; Plant Cell Rep. 2011;30 (7):1209-18; Plant Cell Tiss Org. 2018，doi: 10.1007/s11240-018-1447-0 ）

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