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牡丹为何“国色天香”？植物所揭示牡丹特征花香的分子机制

  • 转自：现代农业 Modern Agriculture
  • 日期：2023-01-10
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        花香是观赏作物主要品质性状之一，也是花卉产品作为化妆品原料的主要经济性状。牡丹是我国十大传统名花之一，享有“国色天香”的美誉。长期以来，牡丹的育种目标集中在花型、花色、花期改良等方面，花香这一重要性状的优良品种选育常被忽视且不同野生种花朵释放的香气成分差异很大，这些丰富的花香基因资源至今未被充分开发，其花香形成的分子机制尚不清楚。
                                                              牡丹特征香气物质芳樟醇的合成
        中科院植物所王亮生研究组对牡丹野生种和栽培品种的花香性状进行评价，发现芳樟醇是肉质花盘亚组野生种及其杂交后代的特征香气物质，赋予牡丹怡人的香气。芳樟醇是一种广泛存在且具有多种生物活性的天然产物，在花朵和果实香味形成中发挥着重要作用，参与植物防御反应，而且介导了植物-传粉者相互作用。研究组在前期的工作中对芳樟醇介导的植物和昆虫的相互作用进行了综述，发现牡丹两个亚组中仅肉质花盘亚组的大花黄牡丹（Paeonia ludlowii）和滇牡丹（P. delavayi）的花朵释放芳樟醇，而肉质花盘亚组和革质花盘亚组的野生种分布区及生境存在明显的分化，推测芳樟醇在牡丹环境适应性上发挥了重要作用。
                                                              芳樟醇介导的植物和昆虫的相互作用
        研究人员进一步分析了牡丹TPS基因家族，通过比较转录组筛选出5个可能参与芳樟醇合成的萜烯合酶PdTPS1-PdTPS5。体外和体内生化证据表明，PdTPS1和PdTPS4催化GPP生成芳樟醇，结合二者的表达量及芳樟醇含量变化的关系，PdTPS1和/或PdTPS4的高表达导致牡丹花瓣中芳樟醇大量积累。
上述研究成果发表在国际学术期刊Horticulture Research上，植物所副研究员李珊珊和博士研究生张玲为该论文的共同第一作者，王亮生研究员和徐文忠副研究员为共同通讯作者。上述研究工作得到了国家重点研发计划资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/hr/uhac253
https://doi.org/10.1111/jse.12930