整合代谢组学和转录组学分析揭示了罗勒属（Ocimum）植物中萜类化合物介导的香气多样性的遗传基础

《Functional & Integrative Genomics》：Integrative metabolomic and transcriptomic analysis reveals the genetic basis of terpenoid-mediated aroma diversity in Ocimum species

香草属植物挥发性有机物组成及形成机制研究通过感官评价、固相微萃取-气相色谱-质谱联用等技术分析11种材料，鉴定1091种VOCs以单萜为主，揭示品种间香气差异与TPS、ispH基因关联。

摘要

Ocimum是一种极具吸引力且备受推崇的草本植物，以其芳香特性而闻名，这一特性是其品质的关键所在。通过挥发性有机化合物（VOCs）的视角来理解不同Ocimum品种间香气形成的细微差别具有重要意义。在这项全面的研究中，我们分析了主要的香气成分及其形成机制。我们采用了香气感官评估、HS-SPME-GC-MS技术以及代谢组学和转录组测序技术来分析11种Ocimum样本，共鉴定出1091种VOCs，其中萜类化合物占主导地位。这些样本普遍具有绿色、甜味和果香的特征。然而，不同样本的香气特征存在显著差异。具体来说，O. basilicum（G126）呈现出茴香香气，O. kilimandscharicum具有樟脑香气，O. basilicum（G083）带有柠檬香气，而O. tenuiflorum和O. gratissimum则具有丁香香气。导致这些独特香气的关键VOCs包括醚类（香叶醇）、萜类（柠檬烯、异波烯醇、双环[2.2.1]庚烷-2-醇、1,7,7-三甲基-（1S-内）-和内波烯醇）、萜类（2,6-辛二烯、3,7-二甲基-（E）-和壬醛）以及酚类（丁香酚）。转录组分析进一步确定了TPS和ispH作为与萜类积累相关的候选基因。这种遗传变异可能是导致Ocimum样本中特定樟脑和柠檬香气类型的原因，不过酶活性、底物可用性以及翻译后调控等其他因素也可能起着重要作用。本研究不仅为Ocimum品种的改良提供了坚实的科学基础，还推动了与之相关的产业（如食品香料和园艺农业）的发展。它丰富了植物香气成分的数据库，完善了香气形成机制的理论，并拓宽了植物香气研究领域，为这一迷人领域的未来发展奠定了基础。