Hortic Res | 南京农业大学观赏植物生物技术实验室揭示花生花睡莲花香苯丙烷类物质生物合成过程及趋避蚜虫的生物学功能

• 阅读： 2024/1/24 17:29:31

  睡莲属于基部被子植物，被誉为现存最原始的具有花香的显花植物，其花香挥发物中含丰富的羟甲基苯丙烷类化合物，然而其合成与生态功能迄今未知。花生花睡莲（Nymphaea prolifera，也称为多育睡莲、丛生睡莲）是睡莲科新热带睡莲亚属代表性原生种，其花色淡雅、夜晚开花、花香浓郁。然而花生花睡莲通过母花生长出子花，再由子花生长出的孙花分化为新的植株，其无需授粉及结实即可繁殖出新的个体，其独特的“花胎生”繁殖方式也暗示了其花香可能发挥了除吸引授粉昆虫之外的生物学功能。

  2023年11月，Horticulture Research 在线发表南京农业大学观赏植物生物技术实验室联合中国农业科学院茶叶研究所茶树生态栽培团队、美国田纳西大学植物科学系、金华市农业科学研究院等单位合作完成的题为 Diverse O-methyltransferases catalyze the biosynthesis of floral benzenoids that repel aphids from the flowers of waterlily Nymphaea prolifera 的研究论文。

  研究人员通过顶空收集分析了夜开型花生花睡莲花香挥发物的组分，发现苯甲醚、藜芦醚、愈创木酚和对甲基苯甲醚是花生花睡莲花香的主成份。进一步分析发现花生花睡莲甲基苯丙烷类物质释放具有昼夜节律及组织特异性。Y-型管试验证明花生花睡莲母花释放的花香能强烈驱避蚜虫，其中苯甲醚和藜芦醚是驱避蚜虫的主要化合物。通过转录组分析，筛选得到12个花生花睡莲O-甲基转移酶成员，体外酶活证明6个O-甲基转移酶参与了花生花睡莲羟甲基苯丙烷类化合物的合成。该研究不仅证明了睡莲花香中苯丙烷类化合物的大量释放与O-甲基转移酶家族扩张有关，也证明了基部显花植物已演化出具备防御功能的花香挥发物。

  图1 花生花睡莲不同类型花器官花香释放差异

  图2 花生花睡莲花香合成模式图

  南京农业大学园艺学院已毕业博士刘关华和中国农业科学院茶叶研究所付建玉研究员为论文第一作者，南京农业大学园艺学院姜一凡副教授为论文通讯作者，美国田纳西大学植物科学系陈峰教授，金华市农业科学院研究院王凌云副研究员、浙江人文园林股份有限公司也给予了大力支持。本研究得到了国家自然科学基金（31470693、31100503）、浙江省水生蔬菜重点实验室开放基金及金华市科技创新项目资助。

  文章链接：

  https://doi.org/10.1093/hr/uhad237

  转自：“园艺研究”微信公众号

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