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我院韩远记老师在Horticulture Research杂志发表桂花花香产生和调控机制的最新研究进展
发布时间:2019年09月10日 10:21    作者:

      201997日,河南大学生命科学学院韩远记老师在Horticulture Research 杂志在线发表了题为“Mechanism of floral scent production in Osmanthus fragrans and the production and regulation of its key floral constituents, β-ionone and linalool”的研究论文,论文初步揭示了桂花花香成分的产生和调控机制。

      该研究结合扫描电镜、透射电镜和GC-MS分析结果发现,桂花花瓣细胞表面有非常规则的刷状毛,银桂花瓣表面刷状毛的数量较多,而且有很多弯曲;丹桂表面刷状毛的数量少,排列较稀疏。桂花花瓣表面的刷状毛上附着有大量的颗粒状物质,这些颗粒是桂花花香成分的聚合体,极易挥发。银桂花瓣刷状毛上颗粒的密集程度和分布的数量都远高于丹桂。桂花花瓣表面没有分泌结构,花瓣大多数细胞都参与了花香物质的合成和分泌,具有芳香腺的特征,桂花整个花瓣就是一个大的芳香腺,花瓣的基本组织可以分泌产生芳香物质,然后通过细胞表皮上的刷状毛向外溢出,并迅速挥发掉,这是桂花作为一种著名的芳香植物,花香很浓的原因。GC-MS分析结果表明,银桂花瓣中主要成分是紫罗兰酮,丹桂花瓣中主要成分为芳樟醇类化合物。转录组测序分析和荧光定量分析结果表明:银桂花瓣中紫罗兰酮含量高是由于CCD1CCD4基因在花瓣中过量表达造成的,丹桂花瓣中芳樟醇含量高是因为芳樟醇合成途径上游的MECSHDRIDI1LIS1基因的表达量上调引起的。其中CCD4LIS1的表达量分别在银桂和丹桂花瓣中上调5.5倍和4.1倍,是影响紫罗兰酮和芳樟醇类化合物产生的主要基因。研究人员克隆了一个转录因子,命名为ERF61ERF61基因在桂花花瓣不同时期的表达模式与CCD4基本一致。烟草转化实验,酵母单杂交实验和凝胶迁移实验证明ERF61通过结合在CCD4基因启动子上正向调控了CCD4基因的表达,从而可能调节了桂花花瓣中β-紫罗兰酮的产生。

      韩远记副教授和2016级遗传学硕士研究生王红运为论文共同第一作者,尚富德教授和韩远记副教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和国家自然科学基金委-河南省联合基金项目的资助。Horticulture Research杂志在国际园艺学领域SCI期刊排名第一,被划分为中科院大类农林科学1top期刊(IF3=3.961,农林科学 3 / 76)。

论文连接: https://www.nature.com/articles/s41438-019-0189-4


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