桂花（Osmanthus fragrans Lour.） 是木犀科木犀属 （Osmanthus） 植物，著名的芳香植物和园林花木，在中国有2500多年的栽培历史，具有重要的观赏和应用价值，是我国十大名花之一。桂花花瓣可以产生多种芳香成分，对桂花花香产生的机制和关键花香成分的产生和调控机理进行研究，可以为桂花主要花香成分的利用和桂花品种的改良育种提供理论依据。 2019年9月，Horticulture Research杂志在线发表了河南大学生命科学学院尚富德和韩远记课题组题为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关键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CCD1和CCD4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MECS、HDR、IDI1和LIS1基因的表达量上调引起的。其中CCD4和LIS1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ERF61，ERF61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。
ERF61 can upregulate the transcript level of the CCD4 gene by binding to and activating the CCD4 promoter.
河南大学生命科学学院韩远记副教授和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。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41438-019-0189-4
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