萱草属植物中萜类生物合成相关基因的挥发性成分及表达的差异

《Journal of Plant Growth Regulation》：Differences in Volatile Composition and Expression of Genes Involved in Terpenes Biosynthesis in Hemerocallis Species

石蒜科植物‘金丝’、‘醉香妃’、‘香蜜莉’、‘冷骏子’挥发性成分及萜类合成基因研究。采用HS-SPME-GC-MS和qRT-PCR分析，‘香蜜莉’含44种挥发性物质，萜类占比最高（49.55%）。关键成分β-石竹烯（OAV=2035-9767.5）和苯甲醛（OAV=161.92-543.56）主导花香、果香和青草香。HfDXS在‘金丝’中表达最高，HfFPPS/HfHMGR/HfIDI在‘香蜜莉’中上调，单萜与HfDXS/HfIDI表达正相关，倍半萜则呈现‘香蜜莉’>‘醉香妃’>‘冷骏子’>‘金丝’的分布差异。该研究揭示了基因表达与挥发性物质关联，为培育芳香石蒜品种提供理论依据。

　　

摘要

萱草是一种具有高观赏价值的园艺植物，但其香气形成机制仍研究不足。本研究选取了4个芳香型萱草品种‘金子’（‘JZ’）、‘紫香飞’（‘ZXF’）、‘香玛丽’（‘XML’）和‘冷君子’（‘LJZ’），通过顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（HS-SPME-GC-MS）技术分析了其花瓣中的挥发性化合物，并通过定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）检测了4个关键萜类生物合成基因（HfDXS、HfFPPS、HfHMGR和HfIDI）的表达情况。共鉴定出79种挥发性化合物，其中‘XML’的挥发性化合物数量最多（44种），其次是‘JZ’（41种）、‘ZXF’（38种）和‘LJZ’（34种）。萜类化合物是主要成分，其相对含量范围为25.93%（‘ZXF’）至49.55%（‘XML’）。根据归一化面积值（OAV）确定了17种具有特征香气的化合物，这些化合物赋予了花朵花香、果香和草香等风味。值得注意的是，(E)-β-ocimene的OAV值最高（2035-9767.5），其次是苯乙醛（161.92-543.56）。此外，HfDXS基因在‘JZ’中的表达量最高（约为‘LJZ’的3.5倍），而在‘LJZ’中最低；‘XML’中HfFPPS、HfHMGR和HfIDI基因的表达量高于其他品种。单萜类化合物的含量与HfDXS和HfIDI的联合表达趋势一致（‘JZ’ > ‘XML’ > ‘ZXF’ > ‘LJZ’），而倍半萜类的积累模式略有不同（‘XML’ > ‘ZXF’ > ‘LJZ’ > ‘JZ’）。总之，本研究探讨了不同萱草品种中挥发性/香气化合物及其相关基因的表达情况，这些发现可能为培育芳香型萱草品种提供重要启示。