我院李良俊教授课题组揭示水芹风味物质β-石竹烯的合成机制

近日，我院李良俊教授课题组在Industrial Crops and Products（中科院一区，IF=6.449）上发表了题为“Identification and characterization of terpene synthase OjTPS1 involved in β-caryophyllene biosynthesis in Oenanthe javanica (Blume) DC.”的研究论文。

水芹[Oenanthe javanica (Blume) DC.]是伞形科、水芹属多年生水生草本宿根植物，原产于中国以及东南亚等地。作为我国重要的特色水生蔬菜，水芹营养价值较高，富含多种维生素、膳食纤维、蛋白质等；水芹也是一种保健蔬菜，具有清热利尿、降血脂和降血压等药用功效。水芹具有独特的风味，而影响水芹风味形成的特征风味物质及其合成的机制尚不清楚。

该研究利用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对水芹的挥发性物质进行了鉴定，发现构成水芹的挥发性物质主要为单萜和倍半萜类物质；进一步通过GC-Olfactometry（GC-O）技术对水芹的特征风味物质进行分析，确定β-石竹烯在水芹清香风味形成中具有重要的作用。β-石竹烯是植物生长发育过程中形成的一种倍半萜类物质，在香料、医药等行业中也具有广泛应用。该研究基于基因组和转录组分析，从水芹中鉴定到一个编码水芹β-石竹烯合成酶的OjTPS1基因。OjTPS1属于TPS-a亚家族，该亚家族成员主要与倍半萜合成相关。β-石竹烯的积累具有组织特异性，水芹不同组织OjTPS1基因的表达与β-石竹烯含量呈正相关。将OjTPS1基因在大肠杆菌中进行原核表达、纯化并进行体外酶活性分析，GC-MS结果表明OjTPS1能够催化法尼焦磷酸（FPP）生成β-石竹烯。随后本研究也通过亚细胞定位、转基因技术对OjTPS1的功能进行了验证。该研究揭示了水芹特征风味物质β-石竹烯合成的分子机制，将为后续深入研究水芹特殊风味的形成和调控提供参考。

我院水生蔬菜团队青年教师冯凯、硕士研究生阚夏月为该论文的共同第一作者，李良俊教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省农业科技自主创新资金、江苏省种业振兴“揭榜挂帅”、国家特色蔬菜产业体系等项目的资助。

我院水生蔬菜团队长期从事水生蔬菜生长发育及重要性状分子生物学研究，主要致力于解析水生蔬菜产品器官发育、品质形成、重要功能物质代谢的分子机理，以及水生蔬菜种质资源评价和创新应用等研究。

文章链接:   https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.115998