全球首次！南京农业大学破解花生花睡莲花香奥秘

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全球首次！南京农业大学破解花生花睡莲花香奥秘
柏斌 中园林 2024-03-12 11:56 浙江


南京农业大学园艺学院博士毕业生刘关华在《园艺学研究》以“不同的O-甲基转移酶催化抵御蚜虫的睡莲花中类苯化合物”为题，在线发表一项最新研究结果，其核心是花生花睡莲的花香挥发物主要是苯丙烷类化合物。这是全球范围内首次关于花生花睡莲的花香研究报道。

据刘关华介绍，睡莲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。花生花睡莲又称多育睡莲、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。

该研究团队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。与普通睡莲花香组分最大的差异是其花香挥发物主要是苯丙烷类化合物。



图为:睡莲花生花花朵

通过进一步分析，研究团队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规律，证明基部现花植物花香合成关键基因是发生了谱系特异性扩张。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。

刘关华表示，该研究破解了花生花睡莲花香奥秘，其独特之处是这种浓郁的花香并非仅仅为了吸引授粉昆虫，而更重要的是具有驱避蚜虫的生物学功能。从而首次证明了基部现花植物花香挥发物并非仅仅为了吸引授粉昆虫，而更重要的是具有驱避蚜虫的生物学防御功能。

刘关华告诉记者，此前全球范围内并没有关于花生花睡莲的花香报道。因此，他和中国农业科学院茶叶研究所付建玉研究员、南京农业大学园艺学院姜一凡副教授、美国田纳西大学植物科学系陈峰教授等合作完成的该研究成果，是全球首次系统性的报道和分析了花生花睡莲的花香组分，释放规律，花香挥发物主要物质的关键合成酶功能分析，以及花香挥发物的生态学功能。“这一研究为园艺作物防御害虫提供了新的思路和方法。”刘关华表示。