北京林业大学李庆卫教授团队基于代谢/转录分析揭示梅花香气物质生物合成的潜在调控机制

“墙角数枝梅，凌寒独自开。遥知不是雪，为有暗香来”。梅（Prunus mume），俗称中国梅，是中国早春开花的蔷薇属（蔷薇科）传统观赏植物和具有很高经济价值的果树，有趣的是，梅还是已知的李属中唯一能散发出浓郁花香的成员。花卉释放的香气是观赏植物品质的一个重要衡量指标，它源于花卉挥发性有机化合物 (VOCs)。这些VOCs主要包括芳香族化合物、萜烯、脂肪酸衍生物和其他低分子量的挥发性化合物。尽管不同品种之间的香气类型和成分存在较大差异，但是之前研究已经鉴定了梅花种主要香气物质为丁香酚、乙酸苄酯和乙酸己酯。目前大多数研究主要关注在梅花花香成分的识别以及它们的动态时空变化，但是关于梅花中花香相关芳香化合物生物合成的潜在机制尚不清楚。

近日，北京林业大学园林学院李庆卫教授团队在BMC Plant Biology在线发表了一篇题为Comparative transcriptome analysis linked to key volatiles reveals molecular mechanisms of aroma compound biosynthesis in Prunus mume的研究论文，该研究结合GC-MS与转录组学联合分析，初步揭示了梅花香气化合物生物合成的潜在分子机制。

在该研究中，研究人员通过GC-MS测定了'Xiao Lve'和'Xiangxue Gongfen’'两个香气差异显著梅花品种不同花期的花瓣的挥发性成分，共检测出44种挥发性物质，其中，对梅花典型香气有贡献的化合物包括丁香酚、乙酸肉桂酯、乙酸己酯和乙酸苄酯，它们的相对浓度变化导致两个品种香气的感官差异。在此基础上，研究人员在香气形成的关键阶段建立了一个转录组数据库，并将其与花挥发物的差异分析相结合以探索关键香气化合物生物合成的调控网络。研究结果显示，PmPAL酶和PmMYB4转录因子在调节这些化合物的关键生物合成前体（反式肉桂酸和对香豆酸衍生物）的积累中起重要作用。此外，细胞色素 P450 和短链脱氢酶/还原酶也可能通过调节苯甲醛和苯甲醇等关键前体的产生来影响乙酸苄酯的生物合成。进一步通过类比拟南芥中功能已验证的基因，研究人员预测三个PmCAD基因、两个4CL基因、三个CCR基因和两个IGS基因都对梅花种中乙酸肉桂酯和丁香酚的合成具有重要贡献。该分析还表明，下游基因PmBGLU18-like，PmUGT71A16和PmUGT73C6是控制香气化合物形态（结合状态和挥发性状态）的关键因素。

综上所述，该研究揭示了梅花香气物质合成的关键调控机制，为进一步探索木本植物的花香化合物生物合成途径提供了潜在靶基因，并为木本植物的香气诱导和调控机制提供了新见解。

原文链接：

https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-022-03779-3#Abs1

转自：植物科学SCI

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