中国学者：可爱的薰衣草的独特香味背后的秘密

来自中国的科学家们对薰衣草的基因组进行了测序和分析，以便深入了解是什么导致了其独特的香气。他们的发现揭示了这种独特芳香植物的进化过程，除了增加现有的薰衣草科(Lamiaceae)的进化、植物化学和生态学知识外，这可能为创造更好的薰衣草品种铺平道路。

　　

 

   

图片:了解萜类基因组学对于培育更具弹性和高质量的薰衣草品种非常重要。

甚至一提到薰衣草就会让人想起这种花的独特香味。这种美丽的花自古以来就被用来制作香水和精油。这种花的美学吸引了全世界数百人的想象。那么，是什么让这朵花如此特别?是什么“神奇”的化合物赋予了它独特的香味?这些化合物的遗传基础是什么?这些问题长期困扰着科学家们。

为了找到答案，一群来自中国的科学家对薰衣草(科学界称之为Lavandula angustifolia)的基因组进行了测序。中国科学院植物研究所植物资源与北京植物园重点实验室石磊教授带领的研究团队对薰衣草产生的一类挥发性萜类化合物的遗传和多样性特别感兴趣。

萜类化合物在包括薰衣草在内的芳香花卉生物学中发挥着重要作用。在环境中，萜类化合物已被证明能够吸引潜在的昆虫传粉者。在现实生活中，萜类化合物通过精油等产品提供了潜在的好处，包括缓解压力和调理皮肤。记住这些，在遗传水平上理解萜类生物合成的基本原理是至关重要的，以操纵薰衣草产生更好的质量这些化合物。

该团队首先分析了中国薰衣草品种“景勋2号”的高质量参考基因组数据。通过系统发育分析，他们通过薰衣草的进化史确定了导致该物种萜类生物合成基因扩增的基因组事件。他们的分析也为这些基因的变化和它们生长环境的变化提供了重要的洞见。

首先，科学家们收集了中国薰衣草品种的基因序列。接下来，他们鉴定并命名或“注释”了薰衣草序列中的基因组区域，并对这些序列进行了系统发育分析，以更好地了解薰衣草的进化史。然后，他们确定了影响整个薰衣草基因组的事件，特别是产生萜类的基因。最后，他们将薰衣草基因组序列上的基因与该植物中发现的不同萜类相关联，构建基因-萜类网络。

他们的研究结果发表在最近一期的《园艺研究》(Horticulture Research)上，报告称894.5 Mb的薰衣草基因组序列成功组装，分布在27个染色体上，这可能是迄今为止质量最好的薰衣草序列组装。此外，科学家们还发现，薰衣草只经历过重大的基因事件，包括两次完整的基因组复制，这使它们能够更好地适应和茁壮成长在更寒冷的地中海气候条件下。

在解释他们的观察结果时，施博士说:“植物有能力复制它们的基因组，当这种情况发生时，复制的基因就可以自由地进化去做其他事情。”这使得植物可以开发新的机器来制造多种化学化合物，用于抵御有害微生物和食草动物的攻击，并吸引有益物种，如蜜蜂来帮助授粉。”事实上，史博士的这一解释得到了该团队研究结果的支持。他的团队发现了由前面提到的基因事件引起的基因复制，这反过来又导致了萜类多样化。经过进一步的分析，他们还观察到特异性对应于吸引和防御萜类的基因簇。

施博士对这项工作在现实生活中的潜在应用感到兴奋。“薰衣草传入中国的历史可以追溯到上世纪50年代，是中国科学院植物研究所的先驱者们发明的。栽培品种的退化令人关切;因此，迫切需要改良品种。随着对薰衣草基因组有了更好的了解，科学家们将更容易开发出新的品种，这些新品种可能生产出高质量的精油，具有很强的观赏用途，并且能够抵抗病原体和气候波动。”

和施博士一样，我们也希望这项研究能够为培育更好的薰衣草品种铺平道路，为植物挥发物-环境相互作用的研究提供一个模板。

# # #

The chromosome-based lavender genome provides new insights into Lamiaceae evolution and terpenoid biosynthesis