我國科學家解開薰衣草獨特香味遺傳學之謎

據(jù)外媒報道，自古以來，薰衣草這種美麗的花朵一直被用來制作香水和精油。薰衣草的美學價值吸引了人們的注意力。那么，是什么使這種花如此特別？賦予它獨特香味的“神奇”化合物是什么？這些化合物的遺傳基礎(chǔ)是什么？這些問題長期以來一直困擾著科學家。

為了找到答案，中國的科學家對薰衣草的基因組進行了測序，薰衣草在科學界被稱為 Lavandula angustifolia。由中國科學院植物研究所植物資源重點實驗室和北京植物園教授石磊博士領(lǐng)導的團隊，對薰衣草產(chǎn)生的一類揮發(fā)性萜類化合物的遺傳學和多樣性特別感興趣。

萜類化合物在包括薰衣草在內(nèi)的芳香花卉的生物學中發(fā)揮著重要作用。在環(huán)境中，萜類化合物已被證明可以吸引潛在的昆蟲授粉者。在現(xiàn)實生活中，萜類化合物通過精油等產(chǎn)品提供其潛在的好處，包括緩解壓力和皮膚護理?？紤]到這些，必須在遺傳水平上了解萜類生物合成的基本原理，以便操縱薰衣草生產(chǎn)出質(zhì)量更好的化合物。

該團隊首先分析了中國薰衣草品種“京薰2號”的高質(zhì)量參考基因組數(shù)據(jù)。通過系統(tǒng)發(fā)育分析，他們確定了薰衣草進化歷史中的基因組事件，這些事件導致了該物種中萜類生物合成基因的擴展。他們的分析還對這些基因隨著生長環(huán)境的變化而發(fā)生的變化產(chǎn)生了重要的洞察力。

首先，科學家們收集了中國薰衣草栽培品種的基因序列。接下來，他們識別和命名，或“注釋”了薰衣草序列中的基因組區(qū)域，并對這些序列進行系統(tǒng)發(fā)育分析，以更好地了解薰衣草的進化歷史。然后，他們確定了影響整個薰衣草基因組的事件，特別是產(chǎn)生萜類化合物的基因。最后，他們將薰衣草基因組序列上的基因與植物中發(fā)現(xiàn)的不同萜類化合物聯(lián)系起來，以構(gòu)建基因-萜類化合物網(wǎng)絡(luò)。

其研究結(jié)果顯示，他們成功地組裝了分布在27條染色體上的894.5 Mb的薰衣草基因組序列，這可能是迄今為止質(zhì)量最好的薰衣草序列組裝。此外，科學家們能夠表明，薰衣草完全經(jīng)歷了重大的遺傳事件，包括兩個全基因組的復制，這使它們能夠更好地適應(yīng)并在更寒冷的地中海氣候條件下茁壯成長。

在解釋他們的觀察結(jié)果時，石磊博士說：“植物有能力復制它們的基因組，當這種情況發(fā)生時，復制的基因有自由進化，可以做其他事情。這使得植物能夠開發(fā)出新的機器來制造各種各樣的化學物質(zhì)，用來抵御有害微生物和食草動物的攻擊，并吸引諸如蜜蜂等有益物種來協(xié)助授粉。事實上，史博士的這一解釋得到了該團隊研究結(jié)果的支持。他的團隊確定了由前面提到的遺傳事件引起的基因復制，這反過來又導致了萜類化合物的多樣化。經(jīng)過進一步分析，他們還觀察到了專門對應(yīng)于有吸引力的和防御性的萜類化合物的基因簇。”

石磊博士對這項工作在現(xiàn)實生活中的潛在應(yīng)用感到興奮?！稗挂虏菀胫袊梢宰匪莸?0世紀50年代，由中國科學院植物研究所的先驅(qū)們引進。栽培品種的退化令人擔憂，因此迫切需要改良品種。隨著對薰衣草基因組的更好理解，科學家們將更容易開發(fā)新品種，這些品種可能生產(chǎn)高質(zhì)量的精油，具有很強的觀賞性，并能抵抗病原體和氣候的波動?！?/p>