花卉研究所与华中农业大学合作在蔷薇属花香合成研究方面取得重要进展
花卉研究所与华中农业大学合作在蔷薇属花香合成研究方面取得重要进展
时间：2024-07-26
来源：花卉研究所
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近日，云南省农业科学院花卉研究所与华中农业大学宁国贵教授团队等合作，采用比较基因组学、正反向遗传学、转录组学、代谢组学、分子生物学及生物信息学等技术手段，揭示了月季、玫瑰等蔷薇属植物花香萜烯化合物丰富的潜在分子机理，同时系统解析了玫瑰特征性香气成分玫瑰醇合成通路及和其在蔷薇属合成演化历程。研究成果在国际著名学术期刊Current Biology（中科院TOP一区，IF=9.8）上在线发表了题为“Evolution of the biosynthetic pathways of terpene scent compounds in roses”的研究论文。
几个世纪以来，玫瑰花迷人的香气一直令人类着迷，萜烯在产生这种吸引人的香气中起着重要作用。作者发现了蔷薇属物种HMGR和TPS基因的扩增导致了萜烯的富集。同时发现了一个不依赖于TPS合成酶的香茅醇生物合成途径，揭示了蔷薇属植物中萜烯生物合成途径的进化，并在烟草中从头合成了香茅醇。研究为使用合成生物学生产玫瑰精油奠定了基础。此外，该研究还阐明了香叶醇和香茅醇在蔷薇属不同品种间差异的机制。研究加深了我们对植物萜类芳香化合物生物合成途径的认识，为其他植物生产香茅醇提供了方法，极大地促进芳香植物品种的选育以及玫瑰精油的生产。
云南省农业科学院花卉研究所月季创新团队通过几年的努力，以中国古老月季‘月月粉’（Rosa chinensis ‘Old Blush’）为母本，蔷薇属野生资源无刺光叶蔷薇（Rosa wichuraiana‘Basye′s Thornless’）为父本，通过种间杂交创制了包含132个单株的F1群体（WOB群体），对群体进行全基因组重测序，并结合双亲和WOB群体花瓣挥发性香气成分测定，通过GWAS分析，在2号染色体59.93Mb至61.06Mb区间定位到香茅醇合成相关候选基因87个。结合36个蔷薇属近缘种进行全基因组重测序及花香成分测定分析，发现香茅醇合成相关基因HMGR、TPS及NUDX1-1a不同倍数的扩增导致了香茅醇释放量的变化。
华中农业大学宁国贵教授，云南省农业科学院晏慧君、王继华研究员和中国农业科学院蔬菜花卉研究所杨树华研究员为论文的通讯作者；宁国贵教授课题组博士后尚均忠博士，唐开学研究员课题组已毕业博士冯德党（现就职于昆明市农业科学研究院）为论文共同第一作者；华中农业大学博士研究生刘恒、李润慧、李傲，已毕业硕士研究生牛林涛，已毕业博士研究生李亚军；华中农业大学何艳红副教授，东北师范大学高翔教授，南京农业大学王长泉教授，云南省农科院蹇洪英、唐开学研究员，华中农业大学包满珠教授也参与了本研究工作。本研究得到了国家重点研发项目（2022YFF1003100和2019YFD1000400）、国家自然科学基金（青年）（32202532）和国家现代农业产业技术体系（CRAS-23）的资助。（审核人：邱显钦）
原文链接：https://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(24)00859-5.
蔷薇属花香合成通路解析
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