茶樹苯丙素類/苯環(huán)型揮發(fā)性物質(zhì)的生物合成和脅迫響應(yīng)的研究進(jìn)展

曾蘭亭, 楊子銀

茶樹苯丙素類/苯環(huán)型揮發(fā)性物質(zhì)的生物合成和脅迫響應(yīng)的研究進(jìn)展

曾蘭亭, 楊子銀*

(中國(guó)科學(xué)院華南植物園，廣州 510650)

茶()的揮發(fā)性物質(zhì)不僅會(huì)影響茶香的品質(zhì)，也會(huì)在茶樹中發(fā)揮重要的生態(tài)學(xué)功能。除了萜類和脂肪酸衍生類揮發(fā)性物質(zhì)外，苯丙素類/苯環(huán)型揮發(fā)性物質(zhì)(volatile phenylpropanoids/benzenoids, VPBs)也同樣具有這些方面的功能。正因?yàn)榫哂羞@些功能，茶樹中的VPBs也受到了人們?cè)絹?lái)越多的重視和研究。對(duì)近年來(lái)茶中一些具代表性VPBs的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，包括2-苯乙醇、苯乙醛等VPBs的生物合成及其對(duì)光脅迫的響應(yīng)；1-苯乙醇和苯乙酮的生物合成途徑及其對(duì)昆蟲脅迫的響應(yīng)；吲哚的生物合成及其在溫度和機(jī)械損傷脅迫下的響應(yīng)機(jī)制。此外，也探討了VPBs中一些非傳統(tǒng)的生物合成途徑，以及這些途徑在某些脅迫條件下的響應(yīng)機(jī)制。

茶樹；苯丙素類/苯環(huán)型揮發(fā)性物質(zhì)；生物合成；脅迫

在植物科學(xué)中，模式植物更容易被人們所認(rèn)識(shí)和研究。模式植物的相關(guān)研究為經(jīng)濟(jì)作物提供了良好的借鑒，有時(shí)候也能被直接用來(lái)解決經(jīng)濟(jì)作物中的一些科學(xué)問(wèn)題。然而，近年來(lái)越來(lái)越多的證據(jù)表明在模式植物和經(jīng)濟(jì)作物之間的代謝物生物合成中存在著許多明顯的差異。茶樹()是重要的經(jīng)濟(jì)作物，因?yàn)樗娜~片可以被用來(lái)加工制作成世界上的第二大飲料、僅次于凈水的茶[1]。茶的廣泛傳播和流行與其特有的品質(zhì)和功能密切相關(guān)。茶中含有豐富、復(fù)雜且多樣的次生代謝物,其中一些次生代謝物已經(jīng)被證實(shí)是對(duì)人體健康有益的活性成分[2]。因此，茶是一種非常適合進(jìn)行次生代謝物相關(guān)研究的植物。然而，關(guān)于茶的代謝物生物合成研究面臨著巨大的困難，因?yàn)椴铇涞姆€(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)化體系還未建立。解決茶相關(guān)的科學(xué)問(wèn)題可以為植物的次生代謝物研究提供良好的參考模型。與其他植物類似，茶中的次生代謝物可以分為非揮發(fā)性代謝物和揮發(fā)性代謝物，這些代謝物在茶樹的采前和采后階段中形成。與采前階段相比，更多的次生代謝物是在采后階段中形成的[3]。在采前的茶樹中，特征性非揮發(fā)性次生代謝物包括兒茶素、咖啡因和茶氨酸[2,4]。跟其他植物一樣，茶樹的揮發(fā)性次生代謝物可根據(jù)合成途徑的不同分為萜類揮發(fā)性物質(zhì)、脂肪酸衍生類揮發(fā)性物質(zhì)和苯丙素類/苯環(huán)型揮發(fā)性物(volatile phenylpropanoids/benzenoids, VPBs)[3,5]。VPBs有與萜類和脂肪酸衍生類揮發(fā)性物質(zhì)相類似的功能，即會(huì)影響茶香的品質(zhì)，此外，VPBs在茶樹中也發(fā)揮著重要的生態(tài)學(xué)功能。

VPBs分布的廣泛程度在植物揮發(fā)性物質(zhì)的分類中排第二[6]。一般情況下，脂肪酸衍生類和萜類揮發(fā)性物質(zhì)所發(fā)揮的生態(tài)學(xué)功能主要是防御害蟲,而VPBs所發(fā)揮的生態(tài)學(xué)功能則是通過(guò)吸引授粉昆蟲來(lái)參與植物的生殖繁育[7]。除了具有生態(tài)學(xué)功能外，VPBs也具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和應(yīng)用前景，如延長(zhǎng)食物儲(chǔ)存期、改善風(fēng)味、提高記憶力、鎮(zhèn)靜作用[6,8]。近年來(lái)關(guān)于VPBs的生物合成研究主要是在矮牽?；?)上進(jìn)行的，矮牽牛花是進(jìn)行VPBs研究的模式植物，因?yàn)槠漭^為簡(jiǎn)單的代謝背景有利于相關(guān)研究的開展[9–11]。此外，玫瑰()等許多觀賞性花卉也含有豐富的VPBs物質(zhì)[12–14]。大部分的VPBs屬于莽草酸代謝途徑的, 且一般來(lái)自于l-苯丙氨酸。在該代謝途徑中起決定作用的第一步是由l-苯丙氨酸生成肉桂酸的過(guò)程，該過(guò)程是在苯丙氨酸裂解酶催化下進(jìn)行的[6]。一些VPBs合成是通過(guò)非乙酰輔酶A (CoA)的非-氧化途徑，也有些是通過(guò)CoA的-氧化途徑[15]。-氧化途徑是包括在肉桂酰-CoA酯作用下激活肉桂酸, 由CoA酯水合生成3-羥基-3-苯基丙?；?CoA，和在羥基團(tuán)的氧化下生成3-氧代-3-苯基丙酰-CoA等過(guò)程[15]。大多數(shù)情況下，關(guān)于VPBs的研究主要聚焦在VPBs生物合成的最后一步，如結(jié)構(gòu)酶和基因的功能驗(yàn)證方面。近年來(lái)關(guān)于VPBs的上游研究也有了重大的突破，包括以下幾個(gè)方面：①3-脫氧-d-阿拉伯-庚磺酸鹽7-磷酸合成酶是調(diào)控莽草酸途徑的關(guān)鍵酶，主要是通過(guò)研究擬南芥()中細(xì)菌反饋不敏感型的3-脫氧-d-阿拉伯-庚磺酸鹽7-磷酸合成酶的基因表達(dá)量[16];②通過(guò)在矮牽?；ㄖ惺褂肦NA干涉體系證明了分支酸變位酶基因參與來(lái)自于l-苯丙氨酸衍生的VPBs的形成[17]; ③在矮牽?；ㄖ校琹-苯丙氨酸是在預(yù)苯酸轉(zhuǎn)氨酶和阿羅酸脫水酶的作用下從預(yù)苯酸經(jīng)阿羅酸生成的[9,18]。此外，植物也可以與一些微生物一樣通過(guò)苯丙酮酸生成l-苯丙氨酸[19]; ④在矮牽?；ㄖ蠧oA連接酶在苯環(huán)型物質(zhì)的生物合成中發(fā)揮著重要的作用。矮牽?；ㄖ腥夤鹚?CoA連接酶(cinnamate: CoA ligase)基因()的下調(diào)表達(dá)可以導(dǎo)致甲基苯甲酸、苯甲酸-2-苯乙酯、苯甲酸芐酯等VPBs的釋放量減少。此外，肉桂酰輔酶A是由定位在過(guò)氧化物酶體上的PhCNL酶催化形成的，是來(lái)自于l-苯丙氨酸形成苯甲酸的-氧化途徑中的一步關(guān)鍵反應(yīng)[20]。苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、2-苯乙醇和香豆素等來(lái)自于l-苯丙氨酸衍生的揮發(fā)性物質(zhì)在茶葉中發(fā)揮著重要的作用，其中苯甲醇和2-苯乙醇的含量相對(duì)較高[5]。關(guān)于茶樹中這些物質(zhì)的生物合成途徑研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于玫瑰、矮牽牛等其他富含VPBs物質(zhì)的植物[5]。盡管近年來(lái)在茶樹中VPBs的直接研究還相對(duì)較少，但是茶樹中VPBs的生物合成引起了越來(lái)越多人的關(guān)注。因此，我們匯總了近年來(lái)在茶樹中具代表性VPBs直接研究的進(jìn)展，內(nèi)容包括VPBs形成過(guò)程中參與的生物合成途徑、關(guān)鍵酶/基因，以及VPBs形成的脅迫響應(yīng)機(jī)制。同時(shí)也探討了VPBs中一些非傳統(tǒng)的生物合成途徑，以及這些途徑在某些脅迫條件下的響應(yīng)機(jī)制。

1 2-苯乙醇、苯乙醛等VPBs的生物合成及其對(duì)光脅迫的響應(yīng)

2-苯乙醇是一種具有玫瑰花香的芳香族香氣,是植物VPBs中研究較為深入的代謝物之一，因?yàn)樗敲倒寰椭械闹饕銡饣衔颷13]。與其他苯丙素類的化合物不同之處是苯乙醛和2-苯乙醇并不是通過(guò)肉桂酸生成的，而是由苯丙氨酸裂解酶直接催化l-苯丙氨酸底物生成而來(lái)的。在番茄()、玫瑰等植物的前期研究中, 從l-苯丙氨酸衍生而來(lái)的2-苯乙醇主要是通過(guò)另外一個(gè)VPB化合物——苯乙醛這個(gè)中間體生成的，其中涉及到的兩個(gè)酶分別是苯乙醛合成酶(phenylacetal- dehyde synthase, PAAS)/氨基酸脫羧酶(amino acid decarboxylase, AADC)和苯乙醛還原酶(phenylace- taldehyde reductase, PAR)[12,21–24]。在茶樹中, PAAS/ AADC酶還未得到功能驗(yàn)證，但是能催化苯乙醛生成2-苯乙醇的PAR酶已經(jīng)成功地得到了驗(yàn)證[25]。盡管已經(jīng)普遍認(rèn)為茶樹中2-苯乙醇是由l-苯丙氨酸經(jīng)苯乙醛途徑生成而來(lái)，但仍需要更直接的體內(nèi)證據(jù)來(lái)進(jìn)一步證實(shí)這一推想(圖1)。近年來(lái)，2-苯乙醇的另外一條合成途徑在玫瑰和甜瓜()中也已經(jīng)被證實(shí)了，是從l-苯丙氨酸經(jīng)苯丙酮酸和苯乙醛這兩個(gè)中間體生成的，中間參與的酶包括芳香族氨基酸轉(zhuǎn)移酶(aromatic amino acid aminotrans- ferase, AAAT)、苯丙酮酸脫羧酶和PAR[26–28]。在茶葉中AAATs具有l(wèi)-苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶的功能，該酶在體外和體內(nèi)都能催化l-苯丙氨酸生成苯丙酮酸[29]。此外，體外粗酶證據(jù)表明茶樹中2-苯乙醇也是由l-苯丙氨酸經(jīng)苯丙酮酸和苯乙醛生成而來(lái)的(圖1)[4]。除了從頭合成外，2-苯乙醇還可能來(lái)自于糖苷體的水解。2-苯乙醇的櫻草糖苷體是茶葉中2-苯乙醇的主要糖苷體[5]。2-苯乙醇的櫻草糖苷體可以在-櫻草糖苷酶的作用下生成游離態(tài)的2-苯乙醇。茶樹中的-櫻草糖苷酶是從一種適制綠茶的茶樹品種(var.‘Yabukita’)中分離純化而來(lái)的，該酶的功能也已經(jīng)得到了驗(yàn)證[30]。-櫻草糖苷酶能夠?qū)Ｒ恍缘卮呋?櫻草糖苷體，也就是能夠水解糖苷配基和二糖之間形成的-糖苷鍵，但是卻不能催化香氣與-葡萄糖苷之間形成的鍵[30]。香氣糖苷體一般儲(chǔ)存在液泡中，但是具有水解作用的-櫻草糖苷酶卻定位在細(xì)胞壁上[30–31]。細(xì)胞中-櫻草糖苷酶(酶)和香氣糖苷體(底物) 的定位隔離說(shuō)明在正常完整的葉片中二者是無(wú)法接觸和發(fā)生水解反應(yīng)的，只有當(dāng)細(xì)胞發(fā)生破碎時(shí)，如在紅茶的加工階段中，二者可以接觸和發(fā)生水解反應(yīng)[3,31]。

生物脅迫對(duì)植物揮發(fā)性物質(zhì)的影響已有較多的研究報(bào)道，如昆蟲侵害所引起的變化。在矮牽牛和玫瑰等花類植物中，2-苯乙醇的形成與釋放主要是受內(nèi)源性的生物鐘調(diào)控和溫度等非生物脅迫的調(diào)控[11,28,32]。在茶樹中，2-苯乙醇并不受昆蟲侵害和光質(zhì)的調(diào)控[33–34]，卻能在黑暗條件下(如遮蔭)顯著上升，主要是由于其前驅(qū)體物質(zhì)l-苯丙氨酸含量的增加(圖1)[35]。盡管在茶葉中含有豐富的2-苯乙醇,但是它對(duì)茶香品質(zhì)的影響是有限的，因?yàn)槿祟悓?duì)2-苯乙醇的嗅覺(jué)閾值較高，要在水中高達(dá)1 000g L–1才能被人類聞到[3,36]。在新鮮的茶葉中，苯乙醛的含量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2-苯乙醇的含量的，使得人們對(duì)苯乙醛的關(guān)注度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2-苯乙醇的。由于茶樹中苯乙醛和2-苯乙醇的生物學(xué)功能是未知的，因此研究這些物質(zhì)在非生物脅迫下的作用具有重要的意義。

除了2-苯乙醇和苯乙醛外，茶葉中也含有相對(duì)含量較高的其他VPBs，如苯甲醇和苯甲醛。苯甲醇具有花香，苯甲醛則具有典型的杏仁香。由于這些香氣物質(zhì)在茶葉中的含量相對(duì)較高，所以能夠影響茶成品的花香品質(zhì)，如烏龍茶和紅茶[5,30]。但是,還需要通過(guò)氣相色譜-嗅辨儀(gaschromatography- olfactometry, GC-O)或氣相色譜-質(zhì)譜-嗅辨儀聯(lián)機(jī)技術(shù)(gaschromatography-mass spectrometry-olfactometry, GC-MS-O)來(lái)評(píng)價(jià)這些香氣物質(zhì)在茶香中的貢獻(xiàn)?；谠诎珷颗；ㄖ械难芯勘砻?，VPBs既可以直接來(lái)自于l-苯丙氨酸，也可以來(lái)自于肉桂酸[9–10]。通過(guò)以苯丙酮酸為底物的粗酶試驗(yàn)表明茶葉中的苯甲醛、苯甲醇，及另一個(gè)VPB物質(zhì)(苯甲酸甲酯)都是來(lái)自于苯丙酮酸的[29]，因此，在茶葉中可能存在兩條生成VPBs的途徑(圖1)。與2-苯乙醇相類似，苯甲醇和苯甲醛的含量在黑暗條件下(遮蔭)也是顯著增加的[35]。此外，與黑暗條件相比，藍(lán)光和紅光能進(jìn)一步增加茶葉中這兩個(gè)物質(zhì)的含量，可能是由于激活了苯丙氨酸裂解酶而增加了催化l-苯丙氨酸生成肉桂酸的過(guò)程(圖1)[34]。該現(xiàn)象不同于2-苯乙醇的形成，說(shuō)明不同的VPBs在相同光條件下所作出的響應(yīng)可能不同，盡管這些物質(zhì)都是來(lái)自于l-苯丙氨酸這個(gè)前驅(qū)體物質(zhì)的。與2-苯乙醇相類似，苯甲醇也會(huì)以糖苷體的形式儲(chǔ)存于茶葉體內(nèi)，包括-櫻草糖苷體和-葡萄糖苷體[5]。與-櫻草糖苷酶相比，-葡萄糖苷酶的功能驗(yàn)證相對(duì)較晚。因?yàn)檫@個(gè)酶在許多植物和微生物中都是普遍存在的，如在大腸桿菌表達(dá)體系中，該微生物本身也含有大量的-葡萄糖苷酶，所以該體系表達(dá)出來(lái)的-葡萄糖苷酶不適合進(jìn)行體外功能驗(yàn)證。最近，一個(gè)更加適合表達(dá)-葡萄糖苷酶的酵母表達(dá)體系被成功的建立，所表達(dá)出來(lái)的-葡萄糖苷酶可以被用來(lái)進(jìn)行功能驗(yàn)證，該體系可以彌補(bǔ)在大腸桿菌表達(dá)體系中的不足[37]。利用這種酵母表達(dá)體系，3個(gè)來(lái)自于GH1、GH3和GH5家族的-葡萄糖苷酶(CsGH1BG1、CsGH3BG1和CsGH5BG1)被重組表達(dá)，進(jìn)一步的功能驗(yàn)證結(jié)果也證實(shí)了這些酶能夠水解香氣糖苷體形成游離態(tài)的香氣物質(zhì)，該結(jié)果也說(shuō)明了-葡萄糖苷酶對(duì)香氣-葡萄糖苷體的水解能力沒(méi)有專一性。此外，也發(fā)現(xiàn)了另外一種有趣的現(xiàn)象：-櫻草糖苷酶僅定位在細(xì)胞壁上，而-葡萄糖苷酶則有多種的定位。例如，CsGH5BG1定位在細(xì)胞壁上，而CsGH1BG1和CsGH3BG1則分別定位在胞質(zhì)和液泡上[37]。這些酶在茶樹體內(nèi)的功能驗(yàn)證仍然是未知的。除了醇類的VPBs外，苯甲醛等一些非醇類的VPBs也會(huì)以糖苷體的形式儲(chǔ)存于茶葉體內(nèi)[5,38]。洋李甙這種氰糖苷也是從茶的鮮葉中被分離、純化和鑒定的。從茶葉中提取和純化出來(lái)的粗酶能水解洋李甙而生成苯甲醛，表明洋李甙可能是苯甲醛的糖苷態(tài)前驅(qū)體物質(zhì)[38]。

圖1 茶中2-苯乙醇、苯乙醛及一些VPBs的生物合成及其對(duì)光脅迫的響應(yīng)(匯總自[4,29,34–35])

2 1-苯乙醇和苯乙酮的生物合成途徑及其昆蟲脅迫響應(yīng)

與其他VPBs相比，苯乙酮和1-苯乙醇在許多植物中并非是普遍存在的。苯乙酮是許多類似于杏()、櫻桃()、茉莉()和草莓()等植物香氣的前驅(qū)體物質(zhì)，而1-苯乙醇因其溫和的花香味在化妝品行業(yè)被作為一種香味劑而廣泛應(yīng)用[39]。這兩種物質(zhì)在山茶屬，尤其是茶樹中高含量蓄積[40]。苯乙酮和1-苯乙醇這兩個(gè)揮發(fā)性物質(zhì)是茶花中的主要VPBs物質(zhì)，但是在茶葉中含量卻非常的低[41]。它們的合成途徑在微生物和化學(xué)反應(yīng)中都是已知的[42–44]，但是在植物中仍然是未知的。在茶花中的穩(wěn)定同位素飼喂實(shí)驗(yàn)表明可能存在兩條生成苯乙酮和1-苯乙醇的途徑：主要的一條途徑是從l-苯丙氨酸經(jīng)肉桂酸、3-羥基-3-苯基丙酸和苯乙酮生成1-苯乙醇；另外一條可能的途徑是從L-苯丙氨酸經(jīng)苯丙酮酸、苯乳酸、肉桂酸、3-羥基-3-苯基丙酸和苯乙酮生成1-苯乙醇(圖2)[40]。茶花和茶葉中都含有轉(zhuǎn)化苯乙酮生成1-苯乙醇的酶，而1-苯乙醇在這兩個(gè)組織之間存在差異的原因是由于苯乙酮可利用性的差異[41]。l-苯丙氨酸到苯乙酮的低轉(zhuǎn)化率是造成茶葉中1-苯乙醇含量低的主要原因[41]。此外，穩(wěn)定同位素標(biāo)記的[2H8] l-苯丙氨酸和[2H5]苯乙酮的飼喂試驗(yàn)表明，大部分植物都含有催化1-苯乙醇生成苯乙酮的酶，且1-苯乙醇在茶花和其他植物存在蓄積差異的原因是由于它的前驅(qū)體物質(zhì)苯乙酮在其他植物中缺失造成的[25]。1-苯乙醇具有不同的手性結(jié)構(gòu)，分別是()-型和()-型。催化苯乙酮生成()/()-1-苯乙醇的酶已經(jīng)得到了功能驗(yàn)證，是一種短鏈脫氫酶(short chain dehydrogenase, SDR)。茶花中許多基因已經(jīng)被克隆和功能驗(yàn)證。一些大腸桿菌重組表達(dá)的SDR蛋白具有催化苯乙酮生成()-1-苯乙醇(CsSPESs,>99.0%)的功能, 僅有1個(gè)SDR蛋白能夠?qū)Ｒ恍缘禺a(chǎn)生()-1-苯乙醇(CsRPESs, 98.6%)[25,45]。此外，茶花中也含有具有催化1-苯乙醇生成苯乙酮的CsSDR蛋白[46]。與2-苯乙醇相類似，()/()-1-苯乙醇在茶花中同樣也會(huì)以糖苷體的形式存在。從茶花中總共分離到了四種糖苷態(tài)的1-苯乙醇，分別是()-1-苯乙醇-d-葡萄糖苷體、()-1-苯乙醇-d-葡萄糖苷體、()-1-苯乙醇-櫻草糖苷體和()-1-苯乙醇-櫻草糖苷體[47]。在花的不同階段和不同器官中，1-苯乙醇-d-葡萄糖苷體的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于1-苯乙醇β-櫻草糖苷體。1-苯乙醇糖苷體可能不易于被水解生成游離態(tài)的1-苯乙醇, 因?yàn)?櫻草糖苷酶基因在花粉中的表達(dá)量不高，而花粉又是蓄積1-苯乙醇糖苷體和游離態(tài)1-苯乙醇的主要部位[47]。關(guān)于1-苯乙醇的相關(guān)研究有利于將來(lái)對(duì)廢棄茶樹花資源的開發(fā)利用[48–49]。

圖2 茶花中具代表性VPBs苯乙酮和1-苯乙醇的生物合成及其昆蟲脅迫響應(yīng)。CsAOS2: 丙二烯氧化物合成酶2。(匯總自[40–41,47,50–51])

在茶花中，內(nèi)在的1-苯乙醇主要是以()-型為主, 但是()-型和()-型的比例在內(nèi)在和釋放的1-苯乙醇之間存在明顯的差異。超過(guò)88%的內(nèi)在1-苯乙醇是以()-型為主，但是兩種構(gòu)型在釋放的1-苯乙醇中所占的比例相當(dāng)[40]。對(duì)于造成這種差異的原因仍然是未知的。此外，1-苯乙醇-d-葡萄糖苷體的兩種構(gòu)型的比例也不同于1-苯乙醇-櫻草糖苷體的兩種構(gòu)型[47]。更有趣的是田間受到昆蟲侵害后的茶花所釋放出來(lái)的()-1-苯乙醇和()-1-苯乙醇的比例不同于未受侵害茶花所釋放出來(lái)的比例。薊馬()是切花和蔬菜作物的一種主要害蟲，若將該蟲人為接到未受侵害的茶花上，經(jīng)過(guò)一定的取食時(shí)間后，也會(huì)造成釋放的()-1-苯乙醇和()-1-苯乙醇的比例發(fā)生變化[50]。這種處理方式同樣也會(huì)造成茉莉酸含量的上升，主要是通過(guò)激活茉莉酸合成途徑上丙二烯氧化物合成酶2基因的表達(dá)量[51]。外源施加茉莉酸處理茶花也會(huì)引起釋放出來(lái)的()-1-苯乙醇和()-1-苯乙醇的比例發(fā)生變化, 所呈現(xiàn)出來(lái)的構(gòu)型比例與茶花薊馬侵害后的結(jié)果相類似，表明茉莉酸可能參與昆蟲侵害造成茶花所釋放出來(lái)的()-1-苯乙醇的比例發(fā)生變化的過(guò)程(圖2)[50]。此外，茶花薊馬處理不能顯著引起1-苯乙醇糖苷體轉(zhuǎn)化成游離態(tài)1-苯乙醇的過(guò)程，但是能影響苯乙酮生成1-苯乙醇的過(guò)程，從而造成釋放的()-1-苯乙醇的比例發(fā)生變化(圖2)[50]。昆蟲侵害造成1-苯乙醇的比例發(fā)生變化的原因及茶花做出該響應(yīng)的機(jī)制仍然是未知的。

3 吲哚的生物合成及其在溫度和機(jī)械損傷脅迫下的響應(yīng)機(jī)制

吲哚是一種具有芳香性的富電子雜環(huán)化合物,由1個(gè)六元苯環(huán)熔合成1個(gè)五元吡咯環(huán)組成。已有報(bào)道吲哚在植物中具有多種功能，如是植物的生長(zhǎng)素吲哚乙酸(indolyl-3-acetic acid, IAA)和色氨酸的重要前驅(qū)體物質(zhì)[52–53]。作為揮發(fā)性物質(zhì)，吲哚也具有重要的生態(tài)學(xué)防御功能，已在玉米()中得到證實(shí)[54]。在茶葉中，吲哚的積累也與昆蟲侵害存在著一種密切的聯(lián)系[33]。從植物的角度來(lái)說(shuō)，作為揮發(fā)性物質(zhì)的吲哚可以響應(yīng)昆蟲侵害，可能參與茶樹防御昆蟲侵害的過(guò)程[33]。此外，茶尺蠖()、茶小卷葉蛾()、茶紅蜘蛛()等茶樹的主要害蟲都能造成茶樹中吲哚的大量蓄積[33,55], 這說(shuō)明吲哚可能是茶樹中防御害蟲的共性物質(zhì)。探索吲哚在茶樹中是否具有抗蟲作用，及其是否具有廣譜性的抗蟲作用等科學(xué)問(wèn)題具有重要的意義。該問(wèn)題的解析有利于提高茶的安全品質(zhì)，因此在將來(lái)會(huì)引起越來(lái)越多茶領(lǐng)域工作者的關(guān)注。事實(shí)上，吲哚在茶中是發(fā)揮著雙重作用的，除了前面所介紹的生態(tài)學(xué)功能外，若從食品的角度來(lái)看，吲哚還是茶香的主要貢獻(xiàn)物質(zhì)之一。吲哚在濃度很低時(shí)具有類似于花的香味，是許多花香的重要組分之一，如橘子花，但當(dāng)濃度過(guò)高時(shí)卻會(huì)產(chǎn)生刺鼻的糞便氣味。通過(guò)GC-O和GC-MS-O的分析表明，吲哚是烏龍茶的主要貢獻(xiàn)因子，且在這類茶中大量存在[31,56]。但是, 在完好未受損失的茶葉中，吲哚含量非常低，處于痕量水平[57]。吲哚主要是在采后茶葉中形成的, 由烏龍茶加工過(guò)程中的機(jī)械損傷引起的。吲哚在茶樹中的形成主要是由于脅迫引起的，在采前生長(zhǎng)階段是由于昆蟲侵害引起的，在采后加工階段主要是由于機(jī)械損傷和低溫所引起的(圖3)[31,33–34,57–58]。通過(guò)不同光質(zhì)和光強(qiáng)處理發(fā)現(xiàn)吲哚是不受光因子調(diào)控的[34]。吲哚代謝途徑在多種植物中得到了較為全面的研究，特別是在擬南芥、玉米、草和小麥中[53,59–61]。研究表明, 吲哚是在吲哚-3-甘油磷酸裂解酶作用下從吲哚-3-甘油磷酸(indole-3-glycerol phosphate, IGP)生成，而IGP是來(lái)自于氨茴酸的(圖3)。IGP是色氨酸依賴的生長(zhǎng)素合成途徑和苯并惡嗪酮合成途徑中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)[62–63]。IGP可以在苯并惡嗪酮合成酶1 (benzoxazineless1, BX1)的作用下裂解生成吲哚和甘油醛-3-磷酸，是植物中生成天然除草劑苯并惡唑嗪酮途徑中的第一步反應(yīng)[64]。BX1也能作為功能活性單體，可以在昆蟲侵害的情況下催化產(chǎn)生揮發(fā)性的信號(hào)物質(zhì)吲哚[65–66]。在色氨酸合成的過(guò)程中，可以在色氨酸亞基(tryptophan synthase-subunit, TSA)的作用下發(fā)生同樣的反應(yīng)(-反應(yīng))[61]。不同于BX1催化所產(chǎn)生的吲哚，該類吲哚不能從植物體內(nèi)釋放出來(lái)，只能在色氨酸亞基(tryptophan synthase- subunit, TSB)的進(jìn)一步催化下生成色氨酸(-反應(yīng))。TSA的活性在很大程度上是依賴于TSB的[65]。在玉米和擬南芥中的TSA和TSB會(huì)以四聚體的形式存在(異四聚體)[53,61]。因此，在這些植物中TSA和TSB蛋白之間是存在互作的。在茶樹中, 通過(guò)利用穩(wěn)定同位素標(biāo)記的[15N]氨茴酸來(lái)飼喂茶葉的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)吲哚是來(lái)自于氨茴酸的，獲得了生物合成途徑的體內(nèi)證據(jù)[31]。在茶中的IGP是形成吲哚的直接前驅(qū)體物質(zhì)，與其他植物中的結(jié)果相類似[53,61]。在功能驗(yàn)證試驗(yàn)中，只有CsTSA和CsTSB2蛋白結(jié)合時(shí)才能催化IGP而生成吲哚(圖3)[57]。此外，通過(guò)基因的表達(dá)量分析發(fā)現(xiàn)，在機(jī)械損傷和低溫脅迫共同存在時(shí)能激活基因的表達(dá)[3,57,67]。因此,可以推測(cè)基因是茶樹中吲哚形成的關(guān)鍵基因。但是，玉米中的TSA卻是影響吲哚形成的關(guān)鍵酶[53]。作為重要的上游信號(hào)物質(zhì)，茉莉酸在植物揮發(fā)性物質(zhì)形成中發(fā)揮著重要的作用。茉莉酸在茶樹中確實(shí)也參與了吲哚的積累。通過(guò)外源性的施加茉莉酸可以促使茶樹產(chǎn)生大量的吲哚，且該現(xiàn)象不會(huì)隨著茶樹品種的不同而發(fā)生改變[33]。此外，茉莉酸被認(rèn)為是茶樹中吲哚響應(yīng)外界脅迫的上游信號(hào)物質(zhì)(圖3)[3]。

圖3 茶和其他植物中吲哚的生物合成，以及茶中吲哚的脅迫響應(yīng)。IGL: 吲哚-3甘油磷酸裂解酶; BX1: 苯并惡嗪酮合成酶1; TSA: 色氨酸合酶α亞基; TSB: 色氨酸合酶β亞基。(匯總自[33,57–58,61–62,66])

4 展望

本綜述中，我們匯總了近年來(lái)關(guān)于茶樹具代表性VPBs的生物合成，及其響應(yīng)生物和非生物脅迫的形成機(jī)制。不同類型的VPBs對(duì)脅迫具有不同的響應(yīng)。黑暗脅迫可誘導(dǎo)2-苯乙醇、苯乙醛等VPBs含量增加；昆蟲脅迫可誘導(dǎo)1-苯乙醇的構(gòu)型發(fā)生變化；低溫和機(jī)械損傷脅迫可協(xié)同誘導(dǎo)吲哚的含量蓄積。植物激素，尤其茉莉酸是茶樹中VPBs響應(yīng)外界脅迫的重要上游信號(hào)物質(zhì)。由于茶樹遺傳轉(zhuǎn)化體系還未成功建立，許多體內(nèi)的直接證據(jù)還未能在茶樹體內(nèi)獲得，許多重要的科學(xué)問(wèn)題還有待于在后續(xù)的研究中解決。

VPBs的許多生物合成途徑有待于進(jìn)一步的研究。茶樹VPBs生物合成途徑中的許多反應(yīng)過(guò)程是參考其他已報(bào)道的植物。由于茶樹的穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)化體系還未建立，穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)是獲得茶樹VPBs生物合成體內(nèi)證據(jù)的一種有效可行的方法。

除了已知的VPB合成途徑外，茶樹中VPBs的一些非傳統(tǒng)的生物合成途徑有待于進(jìn)一步的探索和研究。例如，苯丙酮酸衍生的路徑可能在茶樹VPBs的合成中發(fā)揮著重要的作用。

茶樹中VPBs的一些合成酶已經(jīng)得到了功能驗(yàn)證。通過(guò)大腸桿菌表達(dá)體系、昆蟲細(xì)胞表達(dá)體系和模式植物的轉(zhuǎn)基因體系，茶樹中越來(lái)越多參與VPBs合成的酶得到了功能驗(yàn)證，也得到了更加全面的VPBs生物合成概貌。

將來(lái)的研究可以聚焦到闡明VPBs在茶香品質(zhì)和生態(tài)學(xué)功能方面所發(fā)揮的作用。對(duì)于茶飲料而言，許多VPBs的研究有助于解析這些化合物是否是茶產(chǎn)品的香氣品質(zhì)貢獻(xiàn)因子。對(duì)于茶樹而言，闡明不同VPBs對(duì)脅迫做出不同響應(yīng)的原因，及其所發(fā)揮的生態(tài)學(xué)功能具有重要的意義，也是將來(lái)需要開展的工作。此外，具有毒性的一些VPBs，如苯乙腈這類物質(zhì)在受到昆蟲侵害后會(huì)大量的產(chǎn)生[33]。關(guān)于該物質(zhì)是否具有防御茶樹害蟲的作用，及其在多少濃度范圍內(nèi)不會(huì)影響茶的安全品質(zhì)等問(wèn)題都是將來(lái)值得探索的內(nèi)容。

[1] RIETVELd A, WISEMAN S. Antioxidant effects of tea: Evidence from human clinical trials [J]. J Nutr, 2003, 133(10): 3285S–3292S. doi: 10.1093/jn/133.10.3285S.

[2] WAN X C, XIA T. Secondary Metabolism of Tea Plant [M]. Beijing: Science Press, 2015: 1–12. 宛曉春, 夏濤. 茶樹次生代謝 [M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2015: 1–12.

[3] ZENG L T, WATANABE N, YANG Z Y. Understanding the biosyn- theses and stress response mechanisms of aroma compounds in tea () to safely and effectively improve tea aroma [J]. Crit Rev Food Sci Nutr, 2019, 59(14): 2321–2334. doi: 10.1080/104 08398.2018.1506907.

[4] WAN X C. Tea Biochemistry [M]. 3rd ed. Beijing: China Agriculture Press, 2003: 76–119. 宛曉春. 茶葉生物化學(xué) [M]. 第3版. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2003: 76–119.

[5] YANG Z Y, BALDERMANN S, WATANABE N. Recent studies of the volatile compounds in tea [J]. Food Res Int, 2013, 53(2): 585–599. doi: 10.1016/j.foodres.2013.02.011.

[6] PICHERSKY E, NOEL J P, DUDAREVA N. Biosynthesis of plant volatiles: Nature’s diversity and ingenuity [J]. Science, 2006, 331(5762): 808–811. doi: 10.1126/science.1118510.

[7] SCHIESTL F P. The evolution of floral scent and insect chemical communication [J]. Ecol Lett, 2010, 13(5): 643–656. doi:10.1111/j. 1461-0248.2010.01451.x.

[8] SCHWAB W, DAVIDOVICH-RIKANATI R, LEWINSOHN E. Biosyn- thesis of plant-derived flavor compounds [J]. Plant J, 2008, 54(4): 712– 732.doi: 10.1111/j.1365-313X.2008.03446.x.

[9] MAEDA H, SHASANY A K, SCHNEPP J, et al. RNAi suppression ofreveals that phenylalanine is synthesized predominantlythe arogenate pathway in petunia petals [J]. Plant Cell, 2010, 22(3): 832–849.doi: 10.1105/tpc.109.073247.

[10] NEGRE-ZAKHAROV F, LONG M C, DUDAREVA N. Floral scents and fruit aromas inspired by nature [M]// OSBOURN A E, LANZOTTI V. Plant-derived Natural Products: Synthesis, Function, and Application. New York, NY: Springer, 2009: 405–431. doi:10.1007/978-0-387- 85498-4_19.

[11] CHENG S H, FU X M, MEI X, et al. Regulation of biosynthesis and emission of volatile phenylpropanoids/benzenoids inflowers by multi-factors of circadian clock, light, and temperature [J]. Plant Physiol Biochem, 2016, 107: 1–8. doi: 10.1016/j.plaphy.2016. 05.026.

[12] SAKAI M, HIRATA H, SAYAMA H, et al. Production of 2-phenyl- ethanol in roses as the dominant floral scent compound fromL-phenyl- alanine by two key enzymes, a PLP-dependent decarboxylase and a phenylacetaldehyde reductase [J]. Biosci Biotechnol Biochem, 2007, 71(10): 2408–2419. doi: 10.1271/bbb.70090.

[13] BALDERMANN S, YANG Z Y, SAKAI M, et al. Volatile constituents in the scent of roses [M]// TEIXEIRA da S J A. Floriculture and Ornamental Biotechnology: Special Issue: Roses. London: Global Science Books, 2009: 89–97.

[14] SUN P L, SCHUURINK R C, CAISSARD J C, et al. My way: Non- canonical biosynthesis pathways for plant volatiles [J]. Trends Plant Sci, 2016, 21(10): 884–894. doi: 10.1016/j.tplants.2016.07.007.

[15] BOATRIGHT J, NEGRE F, CHEN X L, et al. Understandingbenzenoid metabolism in petunia petal tissue [J]. Plant Physiol, 2004, 135(4): 1993–2011. doi: 10.1104/pp.104.045468.

[16] TZIN V, MALITSKY S, BEN Z M M, et al. Expression of a bacterial feedback-insensitive 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate 7-phosphate synthase of the shikimate pathway inelucidates potential metabolic bottlenecks between primary and secondary metabolism [J]. New Phytol, 2012, 194(2): 430–439. doi: 10.1111/j.1469-8137.2012. 04052.x.

[17] COLQUHOUN T A, SCHIMMEL B C J, KIM J Y, et al. A petunia chorismate mutase specialized for the production of floral volatiles [J]. Plant J, 2010, 61(1): 145–155. doi: 10.1111/j.1365-313X.2009.04042.x.

[18] MAEDA H, YOO H, DUDAREVA N. Prephenate aminotransferase directs plant phenylalanine biosynthesisarogenate [J]. Nat Chem Biol, 2011, 7(1): 19–21. doi: 10.1038/nchembio.485.

[19] TZIN V, GALILI G. New insights into the shikimate and aromatic amino acids biosynthesis pathways in plants [J]. Mol Plant, 2010, 3(6): 956–972. doi: 10.1093/mp/ssq048.

[20] KLEMPIEN A, KAMINAGA Y, QUALLEY A, et al. Contribution of CoA ligases to benzenoid biosynthesis in petunia flowers [J]. Plant Cell, 2012, 24(5): 2015–2030. doi: 10.1105/tpc.112.097519.

[21] TIEMAN D, TAYLOR M, SCHAUER N, et al. Tomato aromatic amino acid decarboxylases participate in synthesis of the flavor volatiles 2-phenylethanol and 2-phenylacetaldehyde [J]. Proc Natl AcadSci USA, 2006, 103(21): 8287–8292. doi: 10.1073/pnas.0602469103.

[22] YANG Z Y, SAKAI M, SAYAMA H, et al. Elucidation of the biochemical pathway of 2-phenylethanol from shikimic acid using isolated protoplasts of rose flowers [J]. J Plant Physiol, 2009, 166(8): 887–891. doi: 10.1016/j.jplph.2008.11.001.

[23] CHEN X M, KOBAYASHI H, SAKAI M, et al. Functional charac- terization of rose phenylacetaldehyde reductase (PAR), an enzyme involved in the biosynthesis of the scent compound 2-phenylethanol [J]. J Plant Physiol, 2011, 168(2): 88–95.doi: 10.1016/j.jplph.2010.06.011.

[24] HIRATA H, OHNISHI T, WATANABE N. Biosynthesis of floral scent 2-phenylethanol in rose flowers [J]. Biosci Biotechnol Biochem, 2016, 80(10): 1865–1873. doi: 10.1080/09168451.2016.1191333.

[25] ZHOU Y, PENG Q Y, ZENG L T, et al. Study of the biochemical formation pathway of aroma compound 1-phenylethanol in tea [(L.) O. Kuntze] flowers and other plants [J]. Food Chem, 2018, 258: 352–358. doi:10.1016/j.foodchem.2018.03.095.

[26] GONDA I, BAR E, PORTNOY V, et al. Branched-chain and aromatic amino acid catabolism into aroma volatiles inL. fruit [J]. J Exp Bot, 2010, 61(4): 1111–1123. doi: 10.1093/jxb/erp390.

[27] HIRATA H, OHNISHI T, ISHIDA H, et al. Functional characterization of aromatic amino acid aminotransferase involved in 2-phenylethanol biosynthesis in isolated rose petal protoplasts [J]. J Plant Physiol, 2012, 169(5): 444–451.doi: 10.1016/j.jplph.2011.12.005.

[28] HIRATA H, OHNISHI T, TOMIDA K, et al. Seasonal induction of alternative principal pathway for rose flower scent [J]. Sci Rep, 2016, 6: 20234. doi: 10.1038/srep20234.

[29] WANG X Q, ZENG L T, LIAO Y Y, et al. An alternative pathway for the formation of aromatic aroma compounds derived fromL-pheny- lalaninephenylpyruvic acid in tea [(L.) O. Kuntze] leaves [J]. Food Chem, 2019, 270: 17–24. doi:10.1016/j.food chem.2018.07.056.

[30] MIZUTANI M, NAKANISHI H, EMA J I, et al. Cloning of-prime- verosidase from tea leaves, a key enzyme in tea aroma formation [J]. Plant Physiol, 2002, 130(4): 2164–2176.doi: 10.1104/pp.102.011023.

[31] GUI J D, FU X M, ZHOU Y, et al. Does enzymatic hydrolysis of glycolsidically bound volatile compounds really contribute to the formation of volatile compounds during the oolong tea manufacturing process? [J]. J Agric Food Chem, 2015, 63(31): 6905–6914. doi:10.1021/ acs.jafc.5b02741.

[32] ZENG L T, WANG X Q, DONG F, et al. Increasing postharvest high- temperatures lead to increased volatile phenylpropanoids/benzenoids accumulation in cut rose () flowers [J]. Postharvest Biol Technol, 2019, 148: 68–75. doi: 10.1016/j.postharvbio.2018.10.012.

[33] DONG F, YANG Z Y, BALDERMANN S, et al. Herbivore-induced volatiles from tea () plants and their involvement in intraplant communication and changes in endogenous nonvolatile metabolites [J]. J Agric Food Chem, 2011, 59(24): 13131–13135. doi:10.1021/jf203396a.

[34] FU X M, CHEN Y Y, MEI X, et al. Regulation of formation of volatile compounds of tea () leaves by single light wavelength [J]. Sci Rep, 2015, 5: 16858. doi: 10.1038/srep16858.

[35] YANG Z Y, KOBAYASHI E, KATSUNO T, et al. Characterisation of volatile and non-volatile metabolites in etiolated leaves of tea () plants in the dark [J]. Food Chem, 2012, 135(4): 2268–2276.doi: 10.1016/j.foodchem.2012.07.066.

[36] SCHUH C, SCHIEBERLE P. Characterization of the key aroma compounds in the beverage prepared from Darjeeling black tea: Quantitative differences between tea leaves and infusion [J]. J Agric Food Chem, 2006, 54(3): 916–924. doi:10.1021/jf052495n.

[37] ZHOU Y, ZENG L T, GUI J D, et al. Functional characterizations of-glucosidases involved in aroma compound formation in tea () [J]Food Res Int, 2017, 96: 206–214. doi: 10.1016/j.foodres. 2017.03.049.

[38] GUO W F, SASAKI N, FUKUDA M, et al. Isolation of an aroma precursor of benzaldehyde from tea leaves (var.cv. Yabukita) [J]. Biosci Biotechnol Biochem, 1998, 62(10): 2052–2054. doi: 10.1271/bbb.62.2052.

[39] SUNA C L, SARMIDI M R. Immobilised lipase-catalysed resolution of (,)-1-phenylethanol in recirculated packed bed reactor [J]. J Mol Catal B: Enzym, 2004, 28(2/3): 111–119. doi: 10.1016/j.molcatb.2004. 02.004.

[40] DONG F, YANG Z Y, BALDERMANN S, et al. Characterization ofL-phenylalanine metabolism to acetophenone and 1-phenylethanol in the flowers ofusing stable isotope labeling [J]. J Plant Physiol, 2012, 169(3): 217–225. doi: 10.1016/j.jplph.2011.12.003.

[41] DONG F, ZHOU Y, ZENG L T, et al. Elucidation of differential accumulation of 1-phenylethanol in flowers and leaves of tea () plants [J]. Molecules, 2016, 21(9): 1106. doi:10.3390/mole cules21091106.

[42] YUN H, YANG Y H, CHO B K, et al. Simultaneous synthesis of enantiomerically pure ()-1-phenylethanol and ()--methylbenzy- lamine from racemic-methylbenzylamine using-transaminase/ alcohol dehydrogenase/glucose dehydrogenase coupling reaction [J]. Biotechnol Lett, 2003, 25(10): 809–814. doi:10.1023/A:1023500406897.

[43] BAILEY W F, LUDERER M R. Asymmetric addition of chiral methyl- magnesium alkoxides to benzaldehyde [J]. ARKIVOC, 2010, 2010(8): 108–115. doi:10.3998/ark.5550190.0011.810.

[44] NAKATA Y, FUKAE T, KANAMORI R, et al. Purification and charac- terization of acetophenone reductase with excellent enantioselectivity fromNBRC 4597 [J]. Appl Microbiol Biotechnol, 2010, 86(2): 625–631.doi: 10.1007/s00253-009-2329-5.

[45] ZHOU Y, PENG Q Y, ZHANG L, et al. Characterization of enzymes specifically producing chiral flavor compounds ()- and ()-1-phenyl- ethanol from tea () flowers [J]. Food Chem, 2019, 280: 27–33.doi: 10.1016/j.foodchem.2018.12.035.

[46] ZHOU Y, ZHANG L, GUI J D, et al. Molecular cloning and charac- terization of a short-chain dehydrogenase showing activity with volatile compounds isolated from[J]. Plant Mol Biol Rep, 2015, 33(2): 253–263. doi: 10.1007/s11105-014-0751-z.

[47] ZHOU Y, DONG F, KUNIMASA A, et al. Occurrence of glycosidically conjugated 1-phenylethanol and its hydrolase-primeverosidase in tea () flowers [J]. J Agric Food Chem, 2014, 62(32): 8042–8050. doi: 10.1021/jf5022658.

[48] DONG F, ZHOU Y, ZENG L T, et al. Optimization of the production of 1-phenylethanol using enzymes from flowers of tea () plants [J]. Molecules, 2017, 22(1): 131. doi: 10.3390/molecules22010131.

[49] CHEN Y Y, ZHOU Y, ZENG L T, et al. Occurrence of functional molecules in the flowers of tea () plants: Evidence for a second resource [J]. Molecules, 2018, 23(4): 790. doi: 10.3390/mole cules23040790.

[50] ZHOU Y, ZENG L T, LIAO Y Y, et al. Insects [(Morgan)] change the stereochemical configuration of 1-phenylethanol emitted from tea () flowers [J]. RSC Adv, 2017, 7(51): 32336–32343. doi: 10.1039/C7RA03219F.

[51] PENG Q Y, ZHOU Y, LIAO Y Y, et al. Functional characterization of aninvolved in biosynthesis of jasmonic acid and its influence on metabolite profiles and ethylene formation in tea () flowers [J]. Int J Mol Sci, 2018, 19(8): 2440. doi: 10.3390/ijms19082440.

[52] ?STIN A, ILI? N, COHEN J D. Ansystem from maize seedlings for tryptophan-independent indole-3-acetic acid biosynthesis [J]. Plant Physiol, 1999, 119(1): 173–178. doi: 10.1104/pp.119.1.173.

[53] KRIECHBAUMER V, WEIGANG L, FIE?ELMANN A, et al. Charac- terisation of the tryptophan synthase alpha subunit in maize [J]. BMC Plant Biol, 2008, 8: 44. doi: 10.1186/1471-2229-8-44.

[54] ERB M, VEYRAT N, ROBERT C A M, et al. Indole is an essential herbivore-induced volatile priming signal in maize [J]. Nat Commun, 2015, 6: 6273. doi: 10.1038/ncomms7273.

[55] CAI X M, SUN X L, DONG W X, et al. Herbivore species, infestation time, and herbivore density affect induced volatiles in tea plants [J]. Chemoecology, 2014, 24(1): 1–14. doi: 10.1007/s00049- 013-0141-2.

[56] ZHU J C, CHEN F, WANG L Y, et al. Comparison of aroma-active volatiles in oolong tea infusions using GC-olfactometry, GC-FPD, and GC-MS [J]. J Agric Food Chem, 2015, 63(34): 7499–7510. doi: 10. 1021/acs.jafc.5b02358.

[57] ZENG L T, ZHOU Y, GUI J D, et al. Formation of volatile tea consti- tuent indole during the oolong tea manufacturing process [J]. J Agric Food Chem, 2016, 64(24): 5011?5019. doi:10.1021/acs.jafc.6b01742.

[58] KATSUNO T, KASUGA H, KUSANO Y, et al. Characterization of odorant compounds and their biochemical formation in green tea with a low temperature storage process [J]. Food Chem, 2014, 148: 388–395. doi: 10.1016/j.foodchem.2013.10.069.

[59] FREY M, CHOMET P, GLAWISCHNIG E, et al. Analysis of a chemical plant defense mechanism in grasses [J]. Science, 1997, 277 (5326): 696–699. doi: 10.1126/science.277.5326.696.

[60] NOMURA T, ISHIHARA A, IWAMURA H, et al. Molecular charac- terization of benzoxazinone-deficient mutation in diploid wheat [J]. Phytochemistry, 2007, 68(7): 1008–1016. doi: 10.1016/j.phytochem.2007. 01.007.

[61] ZHANG R, WANG B, OUYANG J, et al.indole synthase, a homolog of tryptophan synthase alpha, is an enzyme involved in the Trp-independent indole-containing metabolite biosynthesis [J]. J Integr Plant Biol, 2008, 50(9): 1070–1077. doi: 10.1111/j.1744-7909.2008.00729.x.

[62] OUYANG J, SHAO X, LI J Y. Indole-3-glycerol phosphate, a branch- point of indole-3-acetic acid biosynthesis from the tryptophan biosyn- thetic pathway in[J]. Plant J, 2000, 24(3): 327– 333. doi: 10.1046/j.1365-313x.2000.00883.x.

[63] MAEDA H, DUDAREVA N. The shikimate pathway and aromatic amino acid biosynthesis in plants [J]. Annu Rev Plant Biol, 2012, 63: 73–105. doi: 10.1146/annurev-arplant-042811-105439.

[64] FREY M, SCHULLEHNER K, DICK R, et al. Benzoxazinoid biosyn- thesis, a model for evolution of secondary metabolic pathways in plants [J]. Phytochemistry, 2009, 70(15/16): 1645–1651. doi: 10.1016/j.phyto chem.2009.05.012.

[65] SCHULLEHNER K, DICK R, VITZTHUM F, et al. Benzoxazinoid biosynthesis in dicot plants [J]. Phytochemistry, 2008, 69(15): 2668– 2677. doi: 10.1016/j.phytochem.2008.08.023.

[66] FREY M, STETTNER C, PARé P W, et al. An herbivore elicitor activates the gene for indole emission in maize [J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2000, 97(26): 14801–14806. doi: 10.1073/pnas.260499897.

[67] ZENG L T, ZHOU Y, FU X M, et al. Does oolong tea () made from a combination of leaf and stem smell more aromatic than leaf-only tea? Contribution of the stem to oolong tea aroma [J]. Food Chem, 2017, 237: 488–498. doi: 10.1016/j.foodchem.2017.05.137.

Biosyntheses of Volatile Phenylpropanoids/benzenoids in Tea () and Their Formations in Response to Stresses

ZENG Lan-ting, YANG Zi-yin*

(South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510650, China)

Tea () volatile compounds play important roles in both tea aroma quality and tea plant defense against environmental stresses. In addition to volatile terpenes and volatile fatty acid derivates, volatile phenylpropanoids/benzenoids (VPBs) play important, but relatively underappreciated, roles in tea aroma quality and the ecological functions of tea plants. Owing to these contribution, biosynthesis of VPBs in tea have attracted increasing interest. The recent progress in research into some characteristic VPBs directly investigated in tea were summarized, including biosynthesis pathways of 2-phenylethanol, phenylacetaldehyde, and some VPBs, and their formations in response to light stress; biosynthesis pathways of 1-phenylethanol and acetophenone, and their formations in response to insect stress; biosynthesis pathway of indole and its formation in response to temperature and wounding stresses. We also discuss the potential occurrence of some noncanonical biosynthetic pathways for VPBs in tea and the special response mechanism of VBP formations under some stresses.

; Volatile phenylpropanoids/benzenoids; Biosynthesis;Stress

10.11926/jtsb.4117

2019–07–04

2019–07–30

廣東省杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目(2016A030306039); 廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2019LM1143)資助

This work was supported by the Project for Outstanding Youth Science in Guangdong (Grant No. 2016A030306039), and the Project for Modern Agricultural Technology System Innovation Team in Guangdong (Grant No. 2019LM1143).

曾蘭亭(1989~ ), 女, 助理研究員, 研究方向?yàn)橹参锷韺W(xué)。E-mail: zenglanting@scbg.ac.cn

E-mail: zyyang@scbg.ac.cn