首页 > 分享 > 国内花卉花香基因的研究进展.doc

国内花卉花香基因的研究进展.doc

花匠小妙招
2024-08-19 22:47

国内花卉花香基因的研究进展

国内花卉花香基因的研究进展　　摘要：花香是花卉“形、色、香”三要素之一，是评价花卉品质的重要依据，并有可能在花卉植物的抗逆性中起着关键作用。近20年来，国内对花香的研究大多集中于花香成分分析，对于花香基因研究起步晚，文章综述了国内在花香基因克隆、分离及转基因方面的研究进展，同时展望了我国今后花香基因的研究方向。　　关键词：花香基因克隆基因分离转基因　　花香是由植物散发的一系列低分子量挥发物所致，不同花卉植物散发出的挥发物种类，含量不同，比例不同都会导致最终形成的香味也不同。因此，不同花卉植物往往具有自己的独特香味。花香对于植物繁衍和生长过程起着重要作用，通过花香可以吸引昆虫帮助其授粉，也可以吸引食草动物的天敌，从而减少对自己的伤害。另外花香也是植物应激反应的重要信号物质[1]。从花香植物中提取香精、香料作为化妆品和轻工业的原料是国内外关注的重要问题。影响花香的因素主要有植物基因型，花的发育阶段、植物开花时一系列激素水平及环境因素，其中植物基因型是花香化合物种类、含量的决定因素[2]。国内对于花香基因的研究刚刚起步，主要集中于花香相关基因克隆、花香基因工程等方面。本文根据国内文献资料对国内花香基因研究进展进行了简要概述，旨在为花卉花香的理论研究提供参考。　　1 花香化合物种类及相关基因　　花香化合物主要包含3类挥发性物质即脂肪酸衍生物，萜类化合物和苯丙酸类化合物/苯环型化合物，其中脂肪酸衍生物起源于丙二酸途径，萜类化合物主要包括单萜和倍半萜，起源于甲羟戊酸途径，苯丙酸类化合物/苯环型化合物起源于莽草酸途径[3]根据花香物质的合成途径，研究者们在仙女扇、烟草、月季、矮千牛、金鱼草等模式植物中筛选出13个香味化合物合成关键酶的基因，详见表1。　　随着分子生物学研究的深入和进步，在几种模式植物的基础上研究者们不断采用多种分子生物学手段从其它花卉植物中分离、克隆相关花香基因，并对其表达进行了研究。　　2 花香基因分离、克隆和表达分析　　由于花香是花卉植物的三要素之一，因此运用基因工程手段对无香味花卉进行花香花卉优选育种是提高花卉品质的重要手段。对于花香基因的转基因研究要先从花香基因的分离、克隆开始。国内相对于国外花香基因工程研究起步晚，现在大多集中于此阶段。其中在模式植物矮千牛上，张海英克隆出了花香基因BSMT3，并对其序列进行了生物信息学分析和原核表达研究[4]，肖志娜从矮千牛花瓣中筛选出了控制乙烯传导途径的ERF因子，最终得出phERF6，phERF25，phERF30均能抑制花香基因的表达[5]。陈陈采用RACE手段获得了玫瑰单萜类花香化合物合成相关基因RrDXR和RrAAT基因，并对其在玫瑰不同发育时期和花器官不同部位进行了时空表达规律研究[6]，在接下来的两年中分别从玫瑰中克隆出了与单萜类合成相关的RrLIS基因[7]和与2-苯丙醇生物合成相关的RrAADC，RrPAR基因，并对其在花中的时空表达进行了分析[8]，陈功对玫瑰进行盐胁迫研究发现，虽然盐胁迫条件下花香基因RrDXR、RrDXS2和RrAAT的表达上调，但由于这些基因对于植物的逆境应激反应相关，并未引起花香物质的增多和花香味的加浓[9]。通过对几种模式花卉植物的花香物质合成酶基因的分离克隆进一步加强了我国在花香基因利用方面的研究。　　经过多年努力，随着国际花香基因研究突破，我国花香基因分离、克隆研究起点高，很快突破到了除模式花卉植物的其他物种，如兰花、桂花、百合、梅花、蜡梅等。在兰花花香基因研究中，2006年王健等用RAPD分子标记技术分离出跟春兰相关的香味基因片段[10]。樊荣辉在小苍兰中分离出了LIS基因，并对其进行了生物信息学分析和在花朵中的时空表达研究[11]，周银在蕙兰中分离出控制花香合成的基因CfAOC，并对其基因结构和亚细胞定位进行了分析[12]。　　在桂花花香研究中，张园利用cDNA-AFLP技术从桂花中分离出6个可能与其香味物质合成途径相关的酶，其中AACT、CCD4为两个萜类化合物基因，2OGox2，CFAT和C4H1为三个苯丙烷类化合物代谢途径相关酶基因，LOX为脂肪酸衍生物合成途径相关酶，但其全长有待进一步研究[13]。陈蓉[14]与郑玉娟[15]分别从四季桂和月月桂中分别克隆出GES、ADH和AACT基因全长，并对其在花中的时空表达进行了分析，陈丽莉在四季桂花瓣中分离出DXPS基因，并研究了其时空表达[16]，以上为我国桂花香气的利用奠定了基?A。　　在百合上研究者们分别先后克隆出花香物质合成酶基因LrBSMT、LiLis[17]、LiMys[18]、LIFPPS[19]和调控基因LoCOP1和LoSPA[20]，为百合花香基因合成和调控机理研究奠定了基础。　　在水仙研究中研究者先