第章花香遺傳

第5章花香遺傳花香是觀賞植物“色、香、形”三要素之一，一直是園林植物的育種的重要目標(biāo)?；ㄏ阕匀唤缰饕菫榱宋诜壅呤诜?，吸引草食動(dòng)物的天敵，或者染病后作為信號(hào)激起免疫反應(yīng)?；ㄏ闳祟愂澜?，香料香精、輕工業(yè)原料，保健品。4.1花香揮發(fā)物的生物合成花香揮發(fā)物主要3類物質(zhì)，萜類化合物、苯丙酸類化合物/苯環(huán)型化合物、脂肪酸衍生物。萜類化合物是花香揮發(fā)物中最大的一類，包括單萜和倍半萜，它們起源于甲羥戊酸途徑。苯丙酸類化合物/苯環(huán)型化合物起源于莽草酸途徑，以苯丙氨酸為起始。脂肪酸衍生物起源于丙二酸途徑。4.2與花香相關(guān)的基因芳樟醇合成酶基因1995年P(guān)ichersky從仙女扇的花中分離純化出LIS，該酶以GPP為底物，控制S-芳樟醇的合成。芳樟醇是廣泛存在于植物中的花香揮發(fā)物，屬于單萜類，具有清甜的香味。1996年Dudareva獲得完整的基因序列，此酶是第1個(gè)分離到的花香合成基因，由870個(gè)氨基酸組成，具有典型的金屬輔助因子捆綁區(qū)域DDXXD.丁子香酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶基因（IEMT）1997年，Wang等從仙女扇的花中分離純化出IEMT，該酶以腺苷甲硫氨酸為甲基供體，以丁子香酚和異丁子香酚為前體，將甲基轉(zhuǎn)移至丁子香酚和異丁子香酚第4位羥基上，形成甲基丁子香酚和甲基異丁子香酚，二者是許多植物中重要的花香成份。苯甲醇乙?；D(zhuǎn)移酶基因（BEAT）揮發(fā)性酯類對(duì)于吸引昆蟲授粉具有重要作用。乙酸芐酯是吸引飛蛾授粉的最常見花香物質(zhì)。1998年，Dudareva等從仙女扇中分離出BEAT,該酶以乙酰CoA為乙?；w，以苯甲醇為前體，將乙酰基轉(zhuǎn)移至苯甲醇上形成乙酸芐酯。該酶由433個(gè)氨基酸組成。水楊酸羧基位甲基轉(zhuǎn)移酶基因（SAMT）水楊酸甲酯是廣泛存在于植物中苯環(huán)型酯類化合物。不但是重要的花香成分，而且在植物的防御機(jī)制中扮演著重要角色。Ross等從仙女扇的花中部分分離純化出SAMT，該酶以腺苷甲硫氨酸為甲基供體，以水楊酸為前體，將甲基轉(zhuǎn)移至水楊酸的羧基上，形成水楊酸甲酯。Pott等用同源序列法又從多花黑蔓藤克隆出SAMT基因。該基因氨基酸序列與仙女扇中的SAMT具有56%的同源性。苯甲醇苯甲?；D(zhuǎn)移酶（BEBT）2002年D'Auria等采用表達(dá)序列標(biāo)簽（EST）文庫搜索結(jié)合cDNA末端快速擴(kuò)增（RACE）技術(shù)從仙女扇中獲得了BEBT基因cDNA的全長。該基因編碼區(qū)由456個(gè)氨基酸組成，與植物?；D(zhuǎn)移酶基因序列具有很大的同源性，屬于酰基轉(zhuǎn)移酶中的BAHD家族。苯甲醇苯甲?；D(zhuǎn)移酶以苯甲酰輔酶A為苯甲酰基供體，以苯甲醇為前體，將苯甲?；D(zhuǎn)移至苯甲醇上，形成苯甲酸芐酯。苯甲酸羧基位甲基轉(zhuǎn)移酶（BAMT）苯甲酸甲酯是金魚草花香成分的主要組分。Murfitt等從金魚草的花中分離純化出BAMT，該酶以腺苷甲硫氨酸為甲基供體，以苯甲酸為前體，將甲基轉(zhuǎn)移至苯甲酸的羧基上，形成苯甲酸甲酯。該基因氨基酸序列除了與仙女扇中的SAMT具有40%的同源性以外，與基因庫中其它基因序列沒有明顯的相似性。因此BAMT和SAMT定義為一類新的羧基位甲基轉(zhuǎn)移酶，即甲基轉(zhuǎn)移酶-7家族。β羅勒烯合成酶和月桂烯合成酶β羅勒烯和月桂烯都是廣泛存在于植物花香中的單萜類物質(zhì)。β羅勒烯合成酶和月桂烯合成酶都以GPP為底物，分別控制β羅勒烯和月桂烯的合成。β羅勒烯合成酶基因的氨基酸序列與月桂烯合成酶基因具有92%的同源性，共同屬于萜烯合成酶家族的Tps-g亞家族苯甲酸/水楊酸羧基位甲基轉(zhuǎn)移酶（BSMT）水楊酸甲酯和苯甲酸甲酯都是廣泛存在于植物中的苯環(huán)型酯類化合物，兩者在野生煙草的花香中大量存在。苯甲酸/水楊酸羧基位甲基轉(zhuǎn)移酶以腺苷甲硫氨酸為甲基供體，以苯甲酸和水楊酸為前體，將甲基分別轉(zhuǎn)移至苯甲酸和水楊酸的羧基上，形成苯甲酸甲酯和水楊酸甲酯。該酶在野生煙草中對(duì)于苯甲酸和水楊酸具有同樣的催化能力，所以定義為BSMT。大牻牛兒烯D合成酶（germacreneD

synthase）大牻牛兒烯D也是廣泛存在于植物中的花香揮發(fā)物，屬于倍半萜烯類。Guterman等利用功能基因組學(xué)的方法從現(xiàn)代月季（Rosahybrida）中克隆出一個(gè)新的花香相關(guān)基因，即大牻牛兒烯D合成酶基因。大牻牛兒烯D合成酶以法尼基焦磷酸酯（FPP）為底物，控制大牻牛兒烯D的產(chǎn)生。間苯熟三酚愉氧位騎甲基頂轉(zhuǎn)移殼酶（馳PO帥MT楊）和穿苔黑泳酚旦氧位墓甲基餓轉(zhuǎn)移季酶（心OO夸MT臥）1,亭3,教5-潑三甲忠氧基狀苯是襪月季元花香舊中含堂量最掉豐富篩的成脾分，礙要以喂間苯攪三酚繪為前釀體，槍經(jīng)過削3沃個(gè)酶禁的催宇化才丑能形停成。撥Wu隨等搞從中芹國月色季（團(tuán)Ro撿sa甜c作hi咐ne帝ns陸is叔）中嫩克隆套出間慢苯三蠟酚氧喚位甲瘡基轉(zhuǎn)述移酶抱基因響。間渠苯三凈酚氧頁位甲罷基轉(zhuǎn)鼻移酶檢以間榮苯三今酚為跟底物其，以愛腺苷著甲硫互氨酸庭為甲鋒基供噴體，溪控制怠合成議苔黑市酚。La乖vi彩d趕等從棋現(xiàn)代弦月季委中克候隆出士兩個(gè)貪苔黑泰酚氧壇位甲匹基轉(zhuǎn)樓移酶窩基因傻OO間MT類1某和O雙OM槽T2視。O矛OM兵T1脖以千PO卵MT喬的帥催化張產(chǎn)物泉苔黑街酚為后底物姻，控車制合關(guān)成3述,饑5-透二甲稍氧基興苯酚禾，然卸后O輩OM購T2盞以環(huán)3,蠶5杯-二佩甲氧閱基苯稀酚為史底物蛙，控真制合叔成1崗,覽3,窩5握-三剛甲氧攻基苯醇類學(xué)乙酰猶基轉(zhuǎn)病移酶擺（A贈(zèng)AT蟲）Sh笨al秘it竄等構(gòu)從現(xiàn)熱代月撞季中師克隆洲出醇闊類乙盼?；鶑d轉(zhuǎn)移郊酶基療因。急該基妖因序爪列編芽碼區(qū)戰(zhàn)由4吧58箱個(gè)隙氨基沾酸組梨成，里與仙郵女扇痰中的銜BE忽AT齒基玩因序敢列有垃較高借的同底源性。在現(xiàn)淺代月堡季中葡，A山AT躁以暗乙酰俗輔酶魚A敢為乙階?；脊w笛，主劈燕要以螺香葉顯醇和趙香茅討醇為累底物且，催饑化乙桑酸香枕葉酯弟和乙然酸香堵茅酯刪的合亮成，啄所以蓄又稱上為香越葉醇虛/香博茅醇警乙酰壟基轉(zhuǎn)物移酶竟。同啄時(shí)1瞇-辛譽(yù)醇、受2-孟苯乙腰醇、風(fēng)苯甲療醇和賢苯乙兄醇等勵(lì)也可笛以作巾為底確物。苯甲蛙醇/陪苯乙染醇苯椒甲酰林基轉(zhuǎn)贏移酶津（B嶺PB狂T）苯甲劃酸芐悅酯和洋苯甲彼酸苯受乙酯掙在矮背牽牛裂的花護(hù)香成圓分中渴占有墳相對(duì)襯較高載的含村量。該匙基因康的氨室基酸槳序列耽與煙件草的B貫EB混T解基因盡和仙頃女扇攝的B潛EA勁T翼基因軋都具委有較冬高的意同源恭性。師苯甲宋醇/朵苯乙逆醇苯罷甲酰富基轉(zhuǎn)著移酶將以苯齒甲酰皺輔酶鍋A為敵苯甲濱酰基槳供體鹽，以賽苯甲漂醇和舍苯基震乙醇體為前艇體，茄將苯李甲酰紀(jì)基轉(zhuǎn)昂移至錘苯甲埋醇和擇苯乙哥醇上叫，形膛成苯毛甲酸黑芐酯戲和苯槳甲酸貢苯乙雨酯。松柏協(xié)醇酰烈基轉(zhuǎn)筍移酶鼻（C員FA枝T）矮牽抹牛的蘿花香跳成分疼中含體有豐爭(zhēng)富的防異丁劫子香兵酚，杠而異撈丁子郵香酚嘉是以鎖乙酸徑松柏觀酯為萍底物掀，由灘異丁壞子香代酚合猾成酶膊催化依形成東的。唇De霉xt布er蒼等戒從矮蠅牽牛犬中分螞離克蚊隆出等控制溜乙酸率松柏快酯合燥成的件松柏闖醇酰報(bào)基轉(zhuǎn)感移酶篩基因聰。松謙柏醇賽?；崔D(zhuǎn)移眼酶以撕松柏鼓醇為討底物朽，以氧乙酰局輔酶矩A頸為酰泉基供艷體，祥控制抗合成共乙酸嚷松柏風(fēng)酯，忍在異室丁子塔香酚紛合成警酶的虹催化厚下合爐成芳營香物渠質(zhì)異友丁子樓香酚鎮(zhèn)。4.鉛3花香脈產(chǎn)物倘的調(diào)遭控空間權(quán)調(diào)控大多漫數(shù)植理物的甘花香沾都來柱自花它瓣，進(jìn)同時(shí)陸花的閃其它理器官礎(chǔ)如雌勢(shì)蕊、演雄蕊競(jìng)等也鹽能散思發(fā)出閣少量火香味陰。仙貼女扇醒中的乳LI辣S、冤IE嶺MT茫、B鍋EA扯T賄和S付AM例T，舍月季調(diào)中的銀PO汗MT魄、O北O(jiān)M嘗T、命AA瞎T叮和大綠牻牛乎兒烯警D津合成雪酶，粉矮牽鉆牛中閘的B暮PB數(shù)T尋和C刺AF剖T變?cè)诟髻R自的渠花瓣放中都斤具有口最大詞的活攀性。金魚慶草中頃的B悟AM慢T、雁β達(dá)羅勒幟烯合斧成酶波和月乏桂烯名合成絞酶在謹(jǐn)其花刊瓣的何上下怠裂片傳中具詢有最蝕大的頂活性改，在惑花粉坑管和塊花藥哀上也榨有一反些活認(rèn)性，說但是威在其替它器篩官諸今如雌共蕊、痛花萼昨和子嘗房中桿則都溉沒有揭這些殃酶活北性。通過詞原位斑雜交待和免皺疫學(xué)裙方面企的試秤驗(yàn)表斜明，透LI過S暖基因煉和I榜EM罰T析基因魄在仙垂女扇共花的歡表皮藏細(xì)胞畢中特崇異表宜達(dá)，媽BA泡MT掌基幫因則烏在金托魚草筆花的打上裂梅片和繳下裂讓片表壟皮層杯的錐蹦形細(xì)鑒胞中執(zhí)特異竭表達(dá)辰，在四花筒霉表皮筑細(xì)胞擋中表遍達(dá)量帝很少槐。這襲些結(jié)暗果說眠明，娃花香踏相關(guān)私的酶花在花桃器官到的表陸皮細(xì)卻胞中風(fēng)催化毫合成絡(luò)相關(guān)喚的花露香產(chǎn)未物，交便于語這些稍花香畢產(chǎn)物虧以揮精發(fā)的復(fù)方式下直接希散播滲到空火氣中。時(shí)間韻調(diào)控花香聲物質(zhì)擠的散聯(lián)發(fā)受蘭到花藍(lán)發(fā)育高過程專的調(diào)氧控，拼一般道都是消在花陵開放椒后的棵一段泉時(shí)間毅內(nèi)達(dá)透到頂浩峰，奮然后詳逐漸惑下降。LI濃S經(jīng)和S大AM徹T娃屬于詞第1瞇種偵模式腐，它反們的園活性塑在成蘇熟的晌花芽予和初支開的禿花中帖逐漸篩增加箭，到撞花開籠敗時(shí)饑開始銜逐漸瞧下降海。此嘉時(shí)盡驢管各席自的虹產(chǎn)物凱芳樟柄醇和歸水楊毒酸甲凱酯已啞經(jīng)停核止產(chǎn)頁生了艱，但驅(qū)它們寺依然森有相體當(dāng)于婦最大壓活性唯時(shí)4如0%扯～5濁0%潑的活似性。第2租種怨模式蟲以I她EM適T速和B前EA梢T某為代奪表，希它們炕的活橋性在母花的扛生長燙過程斧中逐嗚漸增肺加，氏達(dá)到船最高滑點(diǎn)后釘活性肚基本炸保持瓶不變蘇直到你花凋產(chǎn)謝，懸但它筍們各填自的叫產(chǎn)物否含量發(fā)卻隨活著花浪的凋抽謝逐編漸下陸降。另外杰月季飯中的朝AA兼T與和矮凳牽牛秘中的琴BP密BT擔(dān)也販屬于蘇這種偶模式錘。4.寶4店花香軌基因姻工程多年隨來園滿林植駛物的放遺傳踢育種竟主要膊集中船在花船型、袖花色鏡、抗守病、眠延長烘瓶插搶壽命燥等方哪面，哲這些瓶方面劑的改陵良往慌往相摸互影渠響從我而導(dǎo)滴致花注的香險(xiǎn)味的箏丟失龜。近承年來約隨著啞花香傘分子環(huán)生物款學(xué)的蜂研究循不斷柱深入漲，也進(jìn)逐漸羨發(fā)展題出一榨些方鞏法進(jìn)滴行花網(wǎng)香的技遺傳曠改良。導(dǎo)入擊新的羨外源勞基因Lü娘ck害er鳴等釀將從斧仙女作扇中角克隆仙的L扒IS拘基將因?qū)Ьw入矮典牽牛呢，在違轉(zhuǎn)基丹因植項(xiàng)株的昂花瓣鉛和葉機(jī)片中強(qiáng)有該找酶的陰活動(dòng)婚。然情而在比花中搭只產(chǎn)宋生少能量的娛芳樟腐醇，雙而非為揮發(fā)資性的靈芳樟褲醇的敢配糖扎在轉(zhuǎn)浮基因緣瑞植株悲中大粗量積伙累。La鵝vy撥等喜又將詳LI主S基瞇因?qū)У兹肓斯强的虽撥爸信?，在那轉(zhuǎn)化罩植株制的葉標(biāo)和花切中發(fā)憐現(xiàn)有石芳樟店醇及濕其氧終化物飯的產(chǎn)竊生。醫(yī)盡管拌有芳毛樟醇彎的產(chǎn)墊生，走但是芳人類壁的嗅達(dá)覺感絡(luò)覺不盲到芳盲香的叛改變葛。Ar席an剪ov鋪ic陶h侄等從竊仙女迷扇中武克隆體的B探EA港T哥基因親導(dǎo)入侍洋桔畫梗，映在加挪入外滔源底盯物苯霞甲醇圓的情蛾況下孝轉(zhuǎn)化泛植株形的花映和葉筒中都箱有乙穿酸芐能酯的猾產(chǎn)生翻，但等在沒部有外徐源底撓物的蕩情況羨下卻桶沒有代相應(yīng)影的產(chǎn)涂物出劇現(xiàn)。El飼T錦am儀er睜等磚和L粗uc遙ke叨r懇等分分別將前從檸任檬中予獲得除的3肢個(gè)單費(fèi)萜合睬成酶洽基因握導(dǎo)入訪煙草漸中，旨在轉(zhuǎn)診基因風(fēng)的煙刻草植隊(duì)株的憲花和起葉中嗓，這繳些酶仗以G告PP泄為殖底物座，控世制合糾成β趟-蒎差烯、橫檸檬篩烯、數(shù)γ-偷萜品駕烯以萬及一陸些其您它產(chǎn)理物。需更重?cái)n要的仍是人放類的栗嗅覺峰可以債感覺坑到這樣些香仆味的妨存在炊。轉(zhuǎn)基鋸因的乓方法詳改良郊花香紐奉品質(zhì)說是切鼠實(shí)可外行的從，但描是也腔有一陸些問漠題需捐要注泄意：烘一是綢從轉(zhuǎn)甲化植駐株中認(rèn)產(chǎn)生定的芳番香揮勿發(fā)物沃可能約被修地飾成頓非揮具發(fā)性希的物超質(zhì)；養(yǎng)二是道在轉(zhuǎn)修化植營株中奔缺少敵合適軟的底頂物產(chǎn)堆生相賓應(yīng)芳莊香揮步發(fā)物途；三稿是即需便在僻轉(zhuǎn)化躍植株舍中產(chǎn)蘿生揮緞發(fā)性厲物質(zhì)療，但魂也可渣能不流足以予被人議類的頁嗅覺訪所感宅知。調(diào)控勵(lì)植物越內(nèi)源強(qiáng)基因悶的表毒達(dá)通過偏阻斷融其它揭相關(guān)警代謝插途徑腹，改蔽變代也謝物槍質(zhì)組纖成，鈴可以耐增加責(zé)目的澡產(chǎn)物井的合做成，崇增強(qiáng)也植物竟的香直氣。鑒苯甲蓄酸和劇花青必素均誦來自獨(dú)苯丙既酸類孕代謝經(jīng)途徑鉆，形煉成花鏈青素疲的一畢個(gè)關(guān)衣鍵酶丘是黃鴉酮3擱-羥卡化酶狗（F帝3H未）。換Zu蒙k