水分亏缺调节了Plectranthus amboinicus（Lour.）Spreng植物的生长、次生代谢以及香芹酚（carvacrol）生物合成相关基因的表达

《Physiology and Molecular Biology of Plants》：Water deficit modulates growth, secondary metabolism, and carvacrol biosynthesis gene expression in Plectranthus amboinicus (Lour.) Spreng

　　摘要：植物次生代谢物为医药、调味品和工业生化产品提供了独特的基础。这些代谢物通常会在受到环境压力（例如干旱胁迫）的植物中积累，作为适应和抗性的机制。Plectranthus amboinicus（Lour.）Spreng是一种半肉质唇形科植物，因其药用特性和精油而受到重视，其精油的浓度受到灌溉水平的显著影响。本研究通过将田间持水量（Field Capacity, FC）与代谢物积累和特定基因表达相关联，揭示了P. amboinicus的生理和分子机制的新见解。我们考察了六种灌溉水平（0%、20%、40%、60%、80%和100%，分别记为FC-0至FC-100）对2022年和2023年生长、精油产量和(carvacrol)生物合成的影响。数据显示，处于FC-0条件下的植物表现出最低的生长参数。然而，这些植物也具有更高的精油百分比和carvacrol浓度，以及多酚和抗氧化酶的增加，同时氧化物质（H2O2和MDA）的积累也更多。此外，这些植物的CYP71D178和CYP71D180基因表达更高。虽然增加水分水平可以提高生长参数，但会降低抗氧化活性。将水分水平提高到FC-100可使精油含量增加约四倍，但与FC-0相比，carvacrol含量却有所下降。总体而言，水分不足会降低作物产量，而灌溉可以增加植物生产力。然而，在药用和芳香植物中，这种关系是不同的；在Plectranthus amboinicus中，水分不足与次生代谢物的生成呈强正相关。总之，本报告首次为P. amboinicus提供了分子框架，描述了CYP71D178和CYP71D180的表达模式。我们发现这些基因是受特定灌溉水平影响调节carvacrol生物合成的主要分子机制。

引言：世界卫生组织报告称，全球80%的人依赖传统草药疗法，因为它们价格低廉、易于获取，且通常比西医药物具有更少的副作用（Arumugam等人，2016；Youssef等人，2022）。这些药用植物的治疗特性归因于其中存在的多种复杂化学化合物——即次生代谢物（Soni等人，2015）。这些代谢物对植物的防御系统也至关重要，使其能够抵御环境压力。此外，当这些植物在水分不足等压力下生长时，次生代谢物的生物合成会发生定量和定性变化（Pradhan等人，2017）。Plectranthus amboinicus（Lour.）Spreng是一种半肉质灌木，可以攀爬或匍匐生长，高度可达一米（Roshan等人，2010）。它是一种多肉植物，具有高芳香性，味道和气味类似于牛至。它属于唇形科，是一种多年生草本植物，原产于热带和温暖地区（Arumugam等人，2016）。由于其园艺品质和香味，P. amboinicus被广泛用于花园和容器中种植（Grayer等人，2010）。它的叶子厚实、有绒毛，呈宽卵形（Roshan等人，2010），可以生食作为食材，并可用作调味品（Muniandy等人，2014）。P. amboinicus是最重要的芳香药用植物之一，因为其精油富含生物活性成分。该植物产生的精油含有高浓度的carvacrol、β-胡萝卜烯、γ-蒎烯、p-蒎芹酚和α-蒎烯醇（Murthy等人，2009；Alshallash等人，2022）。这些活性成分具有抗肿瘤、抗氧化和抗菌等药理特性（Murthy等人，2009；Valera等人，2003；Erny等人，2014）。P. amboinicus具有兼性景天酸代谢（Crassulacean Acid Metabolism, CAM）特性，这是一种在环境压力（通常是干旱）下激活的代谢途径，在压力解除后会被下调。此外，它还具备应对水分短缺的先天机制，长期的压力会触发复杂的防御反应（Winter等人，2020）。干旱影响植物的生长和发育，是一个必须解决的问题（Latif等人，2022）。干旱被认为是全球最大的环境压力，特别是在干旱和半干旱地区。在半干旱地区生长的植物由于水源短缺和更高的光照强度而遭受干旱胁迫（Kleinw?chter和Selmar，2015）。在半干旱地区生长的香料植物通常比同一物种在温带气候下生长的植物含有更多的芳香化合物。干旱胁迫引起的代谢改变导致半干旱地区的化合物更加活跃，香气也更浓郁（Singh-Sangwan等人，1994）。de Abreu和Mazzafera（2005）指出，在半干旱地区生长的药用植物通常比在大西洋温和气候下培养的植物含有更高浓度的相关天然化合物。多种环境压力可以改变药用植物中次生代谢物的浓度，并增加与其合成相关的基因表达（Selmar和Kleinwachter，2013）。干旱胁迫调节次生代谢物的合成，这对植物防御和高价值活性化合物的积累至关重要（Emami Bistgani等人，2024）。在水分缺乏条件下，活性氧（ROS）的积累可能通过改变植物细胞信号转导途径来促进代谢产物的产生（Khodabin等人，2022）。Radwan等人（2017）报告称，不同程度的水分缺失影响了鼠尾草精油的量和质量。此外，他们指出精油成分的百分比与合成某些化合物的基因表达率之间存在高度相关性。Bidabadi等人（2020）评估了两种Salvia nemorosa L.和Salvia reuterana对干旱胁迫的影响；他们的结果显示，在60%的田间持水量下，这两种植物的精油含量最高。根据Ramezani等人（2020）的报告，在水分缺乏条件下，鼠尾草中的莰醇、樟脑、1,8-桉叶油醇和α-及β-萜品醇浓度增加。这种增加与参与其生物合成的基因表达有关。在水分缺乏条件下，代谢物水平通过激活应激途径和将代谢优先级从初级生长转移到保护性次生代谢而增加（Selmar和Kleinw?chter，2013）。因此，深入研究P. amboinicus的生理行为和应激响应机制对于理解其耐旱性至关重要。本研究有助于验证CYP71D基因家族（CYP71D178和CYP71D180）作为水分可用性与P. amboinicus精油质量之间分子联系的功能作用。通过将转录组响应与田间持水量联系起来，我们阐明了向carvacrol生产转变的代谢途径和水分胁迫之间的关系。本研究的目的是评估在不同水分缺乏水平下生长的P. amboinicus植物的生长、草药产量、精油百分比、初级和次级代谢物浓度以及与carvacrol相关基因的表达变化。假设是干旱引起的代谢组成变化提高了植物的耐旱性和药理价值。

材料与方法：实验地点特征：2022年和2023年2月至9月期间，在埃及开罗艾兹哈尔大学农业学院环境与生物农业系的实验农场进行了两项盆栽实验（坐标为30°03′12′N和31°19′05.2′E）。实验期间该地点的气候条件数据见表1。所研究土壤的化学和物理特性如下：59.58%沙子，15.31%淤泥，25.11%粘土（沙质粘壤土），66.10 mg kg?1氮，7.85 mg kg?1磷，280.30 mg kg?1钾，pH值为8，电导率为0.85 ds cm?1。

表1：2022年和2023年季节实验地点的温度（°C）、风速（m s?1）、相对湿度（%）、平均降水量（mm day?1）和表面压力（kPa）

种植方法：从在同一实验农场种植的两年生母株上取15厘米长的P. amboinicus插条，每三个插条种植在一个30厘米的盆中，两个季节都在2月1日进行。四周后（根系建立），将盆分成六组，并分别进行170天的处理：100%田间持水量（FC-100）作为对照组（FC-100），80% FC（FC-80），60% FC（FC-60），40% FC（FC-40），20% FC（FC-20），0% FC（无水处理）（FC-0）。处理采用完全随机设计（CRD），每组重复三次，每组六个盆。使用Bouyoucos（1983）的方法测定实验土壤的田间持水量（FC%）。在100%、80%、60%、40%和20% FC处理下，田间持水量分别为23.2%、18.56%、13.92%、9.28%和6.64%。为了保持土壤中的水分含量在特定FC水平，每天称量每个盆的重量，并补充失去的水分（Beadle等人，1985）。

植物结构与生物量产量：培养170天后收集植物进行生长分析。从每个处理组中分别收集所有植物，测量植物高度、分枝和叶片数量、叶面积以及草本植物、叶片和茎的新鲜重量。然后将植株风干一周，并在70°C下烘烤直至重量稳定。

相对含水量和膜稳定性指数：相对含水量（RWC）使用Barrs（1968）的方法测定，公式为：RWC = (FW – DW) ÷ (TW – DW) × 100。膜稳定性指数（MSI）根据Sairam（1997）的方法测定，公式为：MSI = [1-(C1/C2)] × 100。

精油提取和GC–MS分析：使用Viuda-Martos（2011）的水蒸馏法对新鲜草本植物中的精油进行提取，时间为3小时，使用Clevenger装置测定精油百分比和产量。每种处理的新鲜草本植物（100克）进行三次蒸馏，精油含量取平均值。提取的精油用无水硫酸钠干燥。通过Perkin Elmer GC-MS分析仪（型号：Clarus 580/560 S）鉴定精油中的活性物质，该分析仪配备四个毛细管柱（30米长，内径0.25毫米，膜厚0.25微米）。通过将精油成分的保留时间和质谱与标准品、NIST库中的GC-MS系统数据以及文献数据进行比较，从而确定了这些成分。

**生理和生化分析**
在栽培170天后，采集叶片样本并立即置于液氮中，然后使用研钵将其研磨成细粉，并保持在-80°C。

**光合色素**
根据Mitic等人（2013年）的方法，使用丙酮通过分光光度计（Jenway，Bibby Scientific Ltd.，斯塔福德郡，英国）在662、644和440纳米波长下测量叶绿素a、b和类胡萝卜素的含量。色素浓度根据Holm（1954年）和Von Wettstein（1957年）的公式计算。

**总酚含量和抗氧化活性的定量**
使用甲醇对干燥叶片提取物中的总酚含量进行定量。采用Dewanto等人（2002年）的方案进行酚类物质的测定，并以没食子酸作为标准品。Ferric Ion Reducing Power Assay（FRAP）的量热程序遵循Benzie和Strain（1996年）的方法。

**抗氧化酶的活性**
通过分光光度法评估抗氧化酶的活性。将0.5克冷冻叶片组织在5毫升50 mM磷酸钾缓冲液（SOD的pH为7.8，CAT的pH为7.0）、1%（w/v）聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和0.1 mM EDTA中匀浆。然后在4°C下以12,000×g离心20分钟，所得上清液用于测定超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）。SOD（EC 1.15.1.1）的测定遵循Giannopolitis和Ries（1977年）的方法；而CAT（EC 1.11.1.6）的测定则根据Aebi（1984年）的方法进行。

**ROS积累**
根据Heath和Packer（1968年）的方法测定冷冻叶片样本中的丙二醛（MDA）含量，而过氧化氢（H2O2）的定量则采用Patterson等人（1984年）的方案。

**RNA提取和cDNA合成**
按照制造商的说明，使用RNAXTMPLUS Kit（SinaClon Bioscience Co.，卡拉吉，伊朗）分离P. amboinicus叶片的总RNA，并根据Elyasi等人（2016年）之前报道的方法，使用M-MuLV逆转录酶合成cDNA。

**qRT-PCR和基因表达分析**
基因表达分析使用三个生物学重复实验和每个重复实验的三个技术重复实验进行。qRT-PCR的特异性引物是基于Crocoll等人（2010年）和Tohidi等人（2020年）之前获得的保守序列结果构建的，以泛素作为标准化参考基因。qRT-PCR的设置如下：初始变性温度94°C持续40秒，随后是40个循环，每个循环中变性5秒、退火35秒、延伸25秒。泛素引物的退火温度为54°C，CYP71D178和CYP71D180引物的退火温度为60°C（表2）。使用Livak和Schmittgen（2001年）描述的方法，通过2^-△△Ct（倍数变化）比较对照组和处理组的结果。

**统计分析**
在本研究中，采用随机完全设计作为实验布局。为了比较不同处理组之间的显著差异，使用COSTAT进行方差分析（ANOVA），数据依据Snedecor和Cochran（1949年）的方法。事后分析使用Tukey检验（p<0.05）。

**结果**
干旱胁迫显著降低了P. amboinicus植物的生长和生物量产量，但增加的水分水平略微促进了其生长和生物量（图1和图2）。在100%水分水平下处理的植物最高，与FC-0植物相比具有显著的优势，同时分枝数量更多，叶片也更多。与FC-0植物相比，FC-80和FC-100植物的叶片数量显著增加。叶片数量的增加伴随着叶片面积的显著增长。另一方面，FC-0植物是最矮的，其分枝和叶片数量较少，叶片面积也较低。

**图1**
不同水分水平下Plectranthus amboinicus（Lour.）Spreng.植物的株高（A）、分枝数量（B）、叶片数量（C）和叶片面积（D）。数据为平均值±标准误差。相同字母的条形图在p≤0.05水平上无显著性差异。FC-0、FC-20、FC-40、FC-60、FC-80和FC-100分别代表0%、20%、40%、60%和100%的田间持水量。

**图2**
不同田间持水量下Plectranthus amboinicus（Lour.）Spreng.叶片的表型变化

**关于草本植物的新鲜生物量**
受FC-0处理的P. amboinicus植物表现出最低的叶片和茎干新鲜重量以及草本生物量，这些值随着水分水平的提高而逐渐增加，在FC-100植物处达到最大值。FC-80植物的叶片、茎干和草本生物量最高，且与其他水分水平有显著差异。

**RWC和MSI**
P. amboinicus植物的叶片RWC对水分缺乏有很强的响应（图3）。随着水分水平的提高至FC-100，RWC值分别增加了约56.3%和61.6%。

**相对含水量（A）和膜稳定性指数（B）**
不同水分水平下Plectranthus amboinicus（Lour.）Spreng.植物的相对含水量（A）和膜稳定性指数（B）。数据为平均值±标准误差。相同字母的条形图在p≤0.05水平上无显著性差异。FC-0、FC-20、FC-40、FC-60、FC-80和FC-100分别代表0%、20%、40%、60%和100%的田间持水量。

**水分缺乏对P. amboinicus叶片MSI的负面影响**
FC-0处理的植物显示出最低的MSI，但增加水分水平后，MSI值分别在第一个人季和第二个人季改善至86.1%和82.6%。

**精油产量**
水分缺乏对精油百分比有轻微影响，FC-0处理的植物在第一和第二个人季表现出最高的精油百分比（分别为0.40%和0.43%），而增加水分水平导致精油百分比显著下降，在FC-100处理的植物中达到最低值（图4）。随着补充水量的增加，受水分缺乏处理的植物的精油产量显著增加，FC-100植物记录了最高的精油产量。

**精油成分**
干旱胁迫导致P. amboinicus精油中的次级代谢物浓度出现较大变化（表3）。通过GC-Mass分析，主要成分包括香芹酚、α-萜品烯、α-无定形烯、β-芹烯、p-薄荷-1-奈酚、石竹烯、β-小茴香烯、τ-卡丁烯和τ-卡丁醇。香芹酚是P. amboinicus精油中的主要成分，在水分从FC-100降至FC-0的过程中显著增加了约2.9倍。α-萜品烯、β-芹烯、p-薄荷-1-奈酚和芳樟醇成分也表现出类似的趋势。与前述成分不同，增加水分水平导致α-无定形烯、α-萜品烯、β-芹烯、p-薄荷-1-奈酚、石竹烯、α-石竹烯、β-小茴香烯、δ-卡丁烯和ν-异长叶烯等成分逐渐增加，在FC-80和FC-100的最高水分水平下达到最高值。

**光合色素**
受水分缺乏影响的P. amboinicus植物叶片中的色素浓度显著下降（表4）。FC-0处理的植物总叶绿素（分别为1.27毫克/克鲜重和1.31毫克/克鲜重）和类胡萝卜素含量（分别为0.49毫克/克鲜重和0.52毫克/克鲜重）最低，而在FC-100处理的植物中这些值达到最高，分别为2.30毫克/克鲜重和0.83毫克/克鲜重。

**多酚和FRAP测定**
与其它处理组相比，FC-0处理的P. amboinicus植物叶片中的多酚含量显著增加（表5），但随着补充水量的增加，这一值逐渐下降。FC-0处理的植物多酚含量最高，分别比FC-100植物高约1.2倍和1.4倍。然而，FC-80处理的植物多酚含量最低。与总多酚的行为相反，FRAP含量显示，在补充水量达到80%时增加了约0.7倍，但当补充水量达到100%时FRAP含量有所下降。

**抗氧化酶**
表5中的数据显示，CAT和SOD酶的活性在较低的水分水平下最高，随着水分水平的增加活性下降，在FC-80植物的叶片中达到最低。

**MDA和H2O2含量**
增加对P. amboinicus植物的水分补充导致叶片中的MDA和H2O2浓度下降（表6）。FC-0处理的植物中MDA和H2O2水平最高，这些值逐渐降低，FC-80处理植物的MDA和H2O2水平分别降至1.38毫米摩尔/克和14.95微克/克鲜重和14.95微克/克鲜重，但随着水分水平增加到100%，这些值有所增加。

**基因表达**
CYP71D178和CYP71D180的基因表达分析显示，干旱胁迫促进了P. amboinicus中的香芹酚生物合成途径（图5）。两种基因在干旱条件下均显著上调，与水分可用性呈负相关。具体而言，FC-0处理诱导的最大表达水平分别为CYP71D178的3.5倍和CYP71D180的4.9倍。相比之下，80%的水分处理导致表达量最低，转录本仅为对照值的0.20倍和0.23倍。

**讨论**
干旱胁迫是全球主要的农业生产威胁，通常由高温或水资源不足引起。土壤水分的减少显著影响植物生理，使适应性物种对干旱的渗透效应作出反应（Atteya等人，2022年）。在水分胁迫条件下，植物会经历表型、形态和生化变化以减少水分损失。在营养生长期，两个重要的指标用于评估植物对渗透胁迫的反应：生长和水分状态（Attia等人，2022年；Ghanem等人，2022年；Sheta等人，2024a）。本研究表明，水分水平阻碍了P. amboinicus的生长，严重缺水的植物（FC-0和FC-20）表现出最低的茎部生长（图1和图2）。虽然茎的生长减少有助于限制蒸腾作用和防止脱水（Skirycz和Inzé 2010；Ngumbi和Kloepper 2016；El-Nagar等人2025），但这种减少仍然限制了总体产量。茎的生长减缓是水分在为植物细胞提供发育所需膨压（分裂、伸长和膨胀）中起着关键作用的自然结果。此外，水分是所有细胞功能和生命过程所必需的介质。Sheta等人（2024b）也观察到了这一点，他们发现可用水分的减少会导致生产力下降。在干旱胁迫下，植物营养生长的减少会导致叶生物量（大小和面积）的减少，进而抑制总体生物量的积累（Hessini等人2009）。在P. amboinicus中，干旱对叶片数量没有显著影响，因此观察到的草本生物量减少主要是由叶片大小和面积的减小引起的。Sheta等人（2024a）指出，干旱胁迫下生物量产量的减少反映了光合作用活动的降低，这是由于光合面积减少、色素含量降低以及气孔关闭所致。值得注意的是，在最低水分水平下，P. amboinicus的生长显著减少，但在FC-0处理组中，精油产量却显著增加。Farahanil等人（2009）、Chaves等人（2011）和Bettaieb等人（2009）也报告了类似的现象，他们注意到在干旱胁迫条件下栽培的许多芳香植物的精油百分比有所下降。Petropoulos等人（2008）指出，在干旱胁迫下生长的欧芹植物表现出精油产量的增加，同时生物量产量也有所减少。P. amboinicus叶片中的光合色素在严重和中度水分缺乏的情况下显著下降（表4），而在FC-80处理组中观察到最高的叶绿素和类胡萝卜素浓度。叶色素是评估植物在压力条件下健康状况的良好指标（Bahgat等人2023）。水分胁迫下光合色素水平的下降主要是由于叶绿素降解和色素光氧化（Khalilzadeh等人2016；Gururani等人2023）。类胡萝卜素通过作为抗氧化剂对抗不同类型的活性氧（ROS），激活了受胁迫植物的抗氧化防御系统，使植物能够抵抗光系统II的光氧化损伤（Sheta等人2024b）。作为非酶类抗氧化剂，它们在保护膜完整性免受活性氧引起的氧化应激方面起着重要作用。在严重干旱条件下生长的P. amboinicus植物表现出最低的类胡萝卜素含量。植物种类以及水分缺乏的持续时间和严重程度会影响类胡萝卜素的产生（Nasrin等人2020）。许多植物在干旱胁迫下表现出光合作用、代谢产物生产和叶绿素含量的下降（Embiale等人2016；Husen等人2017）。

在水分胁迫处理下，P. amboinicus叶片的相对水分含量（RWC）和失水率（MSI）随着水分水平的降低而逐渐下降（图3）。干旱胁迫对植物细胞的渗透压产生负面影响，从而减少了根系吸收的水分。在干旱条件下，植物的蒸腾速率降低，水分状况不佳。植物细胞中发生的每一个代谢过程都严重依赖于水分（García等人2017）。由于水分水平下降导致的膨压降低，会导致细胞损伤、生长缓慢和整体萎蔫。相反，较高的相对水分含量有助于植物从胁迫中恢复并提高生产力（Lugojan和Ciulca 2011）。此外，较高的RWC有助于防止干旱引起的渗透压应激和活性氧的积累，从而改善生长和产量（Ngumbi和Kloepper 2016）。在环境胁迫下，膜降解是植物细胞中最常见的现象之一（El-Serafy等人2023）。在本研究中，随着灌溉水平的降低，MSI水平也随之下降。在水分胁迫条件下，氧化应激通过氧化膜脂质影响细胞膜（Yordanov等人2000）。植物对干旱胁迫的不可避免的反应是活性氧（ROS）的生成增加。ROS的过度积累可能导致许多后果，如脂质过氧化、肽链断裂、核苷酸丢失和细胞死亡（El-Serafy等人2024；Alayafi等人2025；Sharma等人2012；Elhakem和El-Serafy 2026）。脂质过氧化的最终产物是丙二醛，这表明了细胞损伤（Miao等人2010；Chiappero等人2019；Kumar等人2019）。在严重和中度干旱胁迫下生长的P. amboinicus植物表现出较高的H2O2和MDA水平，而FC-80和FC-100处理组则显著降低了这些指标（表6）。H2O2对植物细胞有害，会导致膜脂质过氧化，这体现在MDA的积累上（Guo等人2019）。为了控制产生的活性氧，植物通过生成非酶类（如β-胡萝卜素和多酚）和酶类抗氧化系统（CAT和SOD）来保护细胞免受氧化损伤（Mittler 2002）。CAT和SOD酶在转化超氧阴离子和过氧化氢方面发挥作用，从而减少ROS的积累（El-Serafy等人2021；Mahdy等人2024；Al-Saif等人2024）。这些先前的研究发现支持了我们的结果，即在最低水分水平下P. amboinicus叶片中CAT和SOD水平显著增加（表5）。此外，在最低水分水平下生长的叶片中还观察到总多酚含量的显著增加。结果表明，随着水分水平的增加，抗氧化活性显著下降，证明FC 80%和100%是P. amboinicus生长的最佳水平。

P. amboinicus精油中的主要化合物包括香芹酚、p-薄荷-1、β-桉叶油素、α-萜品烯、α-无叶烯、β-胡椒烯、α-石竹烯和α-石竹烯（表5）。香芹酚是P. amboinicus精油的主要成分，它是一种由甲基赤藓糖醇磷酸（MEP）途径产生的酚类单萜（Dudareva等人2005）。CYP71D178和CYP71D180基因在香芹酚生物合成中起着关键作用，因为它们催化γ-萜品烯转化为香芹酚（Crocoll等人2010；Kianersi等人2021）。我们的结果显示，CYP71D178和CYP71D180基因的转录水平增加，伴随香芹酚浓度的上升；FC-0处理组的香芹酚浓度最高（图5）。Palesh和Abdollahi Mandoulakani（2020）发现，在罗勒中，负责单萜产生的基因在干旱期间上调。同样，在鼠尾草植物中，总单萜含量的显著增加与多个单萜合成酶的表达变化相关（Radwan等人2017）。在干旱条件下生长的Salvia officinalis显示出比充分灌溉的植物更高的单萜浓度（Nowak等人2016）。干旱胁迫刺激了Glycyrrhiza glabra根中的甘草苷浓度，以及编码三萜生物合成相关基因的重要酶的水平上升（Nasrollahi等人2014）。干旱胁迫还刺激了罗勒中甲基查维科尔和甲基丁子香酚的产生，以及编码苯丙素生物合成途径的基因的上调（Abdollahi Mandoulakani等人2017）。尽管Bahreininejad等人（2013；Bahreininejad等人2014；Ghasemi Pirbalouti等人2014）报告称干旱会降低其他物种中的香芹酚含量，但我们的发现表明水分缺乏与P. amboinicus中香芹酚的合成之间存在强正相关。γ-萜品烯和p-桉叶油素是香芹酚途径中的中间化合物。GC–MS分析显示，在受胁迫的植物中这些化合物的浓度增加，而随着水分水平的提高，它们的浓度降低。在受胁迫的植物中，萜类化合物的浓度增加（Kesselmeier和Staudt 1999），这可能表明它们具有清除自由基的作用（Grace和Logan 2000）。在水分受限的植物中，多种酚类化合物的含量显著增加。总体而言，在干旱胁迫下生长的植物相对于充分灌溉的植物积累了更高水平的特化代谢产物。这些结果表明，FC-0处理可以被认为是诱导表达变化和刺激植物化学成分积累的最佳水平。换句话说，我们的发现表明干旱胁迫可能会显著增加P. amboinicus中的香芹酚比例，并且香芹酚生物合成相关基因的表达模式受到干旱胁迫的影响。与以往关于P. amboinicus的描述性报告不同，本研究揭示了不同水分水平下的化学类型变异的遗传基础。确定CYP71D178和CYP71D180为干旱诱导调节因子为通过战略性水资源管理提高该物种的药用价值提供了新的目标。

结论与未来展望：总之，本报告表明，虽然极端水分缺乏会抑制P. amboinicus的营养生长，但它通过促进香芹酚的生物合成途径显著提高了其化学价值。CYP71D基因作为干旱响应调节因子的鉴定为未来的生物技术干预提供了新的分子目标。这些结果的广泛应用包括在农业中实施调节性缺水灌溉，以生产高浓缩度的精油并最小化水分消耗。未来的研究应集中在过表达CYP71D178/180基因上，从而可能在不损失生物量的情况下实现高香芹酚产量。