花香遗传
花香遗传
主要内容植物花香味道的意义二，花朵香味的物质基础，花朵香味的研究背景三.四。，花香物质的生物合成途径五．植物花香化合物释放与基因／酶的时空表达六，检测花朵香味物质的方法七．植物花香基因工程的策略八：存在的问题及展望
主要内容 一．植物花香味道的意义 二．花朵香味的物质基础 三．花朵香味的研究背景 四．花香物质的生物合成途径 五．植物花香化合物释放与基因／酶的时 空表达 六．检测花朵香味物质的方法 七．植物花香基因工程的策略 八．存在的问题及展望
植物花香味道的意义口香味是某些植物长期进化的产物，对它们的生存至关重要。香味最重要的生物学功能是吸引昆虫授粉。尽管花朵漂亮的外形和艳丽的色彩也是吸引昆虫的重要因素但在夜间和远距离时，只有发挥性的分子才能吸引特定的昆虫前来授粉。口不同植物（有时甚至是同种植物的不同品种）的花朵产生的发挥性混合物的组成不同，从而形成了各自的特征香味，这些特征香味能够吸引特定的授粉昆虫前来授粉
一、植物花香味道的意义 香味是某些植物长期进化的产物，对它们的生存至关重 要。香味最重要的生物学功能是吸引昆虫授粉。尽管花 朵漂亮的外形和艳丽的色彩也是吸引昆虫的重要因素， 但在夜间和远距离时，只有发挥性的分子才能吸引特定 的昆虫前来授粉。 不同植物(有时甚至是同种植物的不同品种)的花朵产生 的发挥性混合物的组成不同，从而形成了各自的特征香 味，这些特征香味能够吸引特定的授粉昆虫前来授粉
口花朵的香味与人类生活关系密切。不少植物花朵的气味能令人感到愉快，利用花香可以治疗一些心理和生理疾病。口形成花朵香味的物质（有的是从植物中提取的，更多情况下是人工合成的)已经被广泛应用于化妆品洗漱用品、空气清洁剂和食品饮料添加剂中。据统计，全球每年的香料工业的产值已达数十亿美元
花朵的香味与人类生活关系密切。不少植物花朵 的气味能令人感到愉快，利用花香可以治疗一些 心理和生理疾病。 形成花朵香味的物质(有的是从植物中提取的，更 多情况下是人工合成的)已经被广泛应用于化妆品、 洗漱用品、空气清洁剂和食品饮料添加剂中。据 统计，全球每年的香料工业的产值已达数十亿美 元
花朵香味的物质基础口香味的分子实质是能够从植物花朵中挥发并在空气中扩散、且能被人类嗅觉系统中的特殊受体接收、并引起愉悦感的一大类小分子的混合物。口形成花朵香味的挥发性分子种类繁多，它们是一类低分子量(通常在100～250Da之间)低沸点、低极性的化合物，主要可分为三大类：类、苯基／苯丙烷类、脂肪酸衍生物
二、花朵香味的物质基础 香味的分子实质是能够从植物花朵中挥发并在空 气中扩散、且能被人类嗅觉系统中的特殊受体接 收、并引起愉悦感的一大类小分子的混合物。 形成花朵香味的挥发性分子种类繁多，它们是 一类低分子量(通常在100～250Da之间)低沸点、 低极性的化合物，主要可分为三大类：萜类、苯 基／苯丙烷类、脂肪酸衍生物
花朵香味的研究背景一·花朵的香味与人类关系密切但因其难以定量定性和缺少合适的突变体筛选方法，目前其研究水平远滞后于花形、花色等花朵的其他重要性状。·近年来，随着分子生物学的发展，花香领域的研究也呈现出加速发展的趋势，目前对这类分子在植物体内的生物合成途径已有不少了解，相关途径中的关键酶基因已被相继克隆。·这些工作使人们通过引入新的香味物质合成基因或增强原有基因的表达来改变花朵的香味成为可能
三、花朵香味的研究背景 • 花朵的香味与人类关系密切，但因其难以定量定 性和缺少合适的突变体筛选方法，目前其研究水 平远滞后于花形、花色等花朵的其他重要性状。 • 近年来，随着分子生物学的发展，花香领域的研 究也呈现出加速发展的趋势，目前对这类分子在 植物体内的生物合成途径已有不少了解，相关途 径中的关键酶基因已被相继克隆。 • 这些工作使人们通过引入新的香味物质合成基因 或增强原有基因的表达来改变花朵的香味成为可 能
甲瓦龙酸途径异戊烯甲瓦龙酸乙酰辅酶AMevalonicacidpathway香叶基二磷酸Mevalonic acidAacelyl-CoA法呢基细胞质Cytoplasm香叶基(2)焦磷酸焦磷酸异构化香叶蒸FPPGGPPIsomenzation焦磷酸(C15)(C20)丙酮酸二甲茶烯丙GPP甲基赤藓糖醇途径Pyruvate基焦磷酸酯(C10)DMAPPMethylerythritol pathway(C5)磷酸甘油酸质体Plastid单菇倍半店双Glyceraldehyde-3苯丙素类Monoterpenes SesquiterpenesDiterpenes-phosphate反式肉桂酸Phenylp苯丙氨酸肉桂酸途径Trans-cinnaropanoidsPhenylalanineCinnamic acid pathwaymicacid草荞酸Shikimicacid氧化Oxidation，苯型烃羟化Hydroxidion、类胡萝卜素Benzenoids短链的醛、削、酯甲基化Methylation裂解LyticCarotenoids脂肪酸Short-chain aldehydes乙酰化Acetylation、Fattyacidketonesandesters降解Catabolition含氮含硫化合物氨基酸及其合成前体裂解LyticCompounds containingAmino acids and theirnitrogen and sulfurprecursors花香物质挥发以结合态贮藏于液泡中Storage poolof conjugated volatilesFlowerfragranceVolatilization图1花香物质生物合成途径Figure1Pathways that lead to floral scent volatiles
五、大植物花香化合物释放与基因／酶的时空表达·植物花香化合物释放的空间模式与基因/酶的表达·植物花香化合物释放的时间模式与基因/酶的表达
五、植物花香化合物释放 与基因／酶的时空表达 • 植物花香化合物释放的空间模式 与基因 / 酶的表达 • 植物花香化合物释放的时间模式 与基因 / 酶的表达
植物花香化合物释放的空间模式与基因/酶的表达·不同部位的花器官产生的花香化合物数量、种类和浓度不同。·大多数植物的花香来自花瓣，但雌蕊、雄蕊、花萼和蜜腺盘等也能释放香气。植物花香化合物的释放还与性别有关。花香化合物释放的部位受到生物合成中末端基因所在部位的影响
植物花香化合物释放的 空间模式与基因 / 酶的表达 • 不同部位的花器官产生的花香化合物数量、种 类和浓度不同。 • 大多数植物的花香来自花瓣，但雌蕊、雄蕊、 花萼和蜜腺盘等也能释放香气。植物花香化合 物的释放还与性别有关。花香化合物释放的部 位受到生物合成中末端基因所在部位的影响
植物花香化合物释放的空间模式与基因/酶的表达·组织特异性表达分析结果表明：大多数基因在花瓣中的表达量最高，如仙女扇(异)丁子香酚-O-甲基转移酶基因（IEMT)、苯甲醇乙酰基转移酶基因(BEAT)。柱头中表达量最高的是仙女扇的LIS基因、BEBT基因，雄蕊表达量最高的有月季花氧位甲基转移酶基因(RcOMT1)。·此外，有些花香基因在营养器官也有少量表达，如矮牵牛类胡萝卜素裂解双加氧酶基因(PhCCD1）和仙女扇苯甲醇苯甲酰基转移酶基因BEBT
植物花香化合物释放的 空间模式与基因 / 酶的表达 • 组织特异性表达分析结果表明：大多数基因在花 瓣中的表达量最高，如仙女扇(异)丁子香酚-O-甲 基转移酶基因（IEMT)、苯甲醇乙酰基转移酶基 因(BEAT)。柱头中表达量最高的是仙女扇的LIS 基因、BEBT基因，雄蕊表达量最高的有月季花氧 位甲基转移酶基因(RcOMT1)。 • 此外，有些花香基因在营养器官也有少量表达， 如矮牵牛类胡萝卜素裂解双加氧酶基因(PhCCD1) 和仙女扇苯甲醇苯甲酰基转移酶基因BEBT