园艺学报 ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (2): 481-495.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2025-0957
付琪1,3,*, 尚均忠2,*, 裴文文1, 刘国梁1, 景维坤1, 张颢1, 蹇洪英1, 邱显钦1, 唐开学1, 晏慧君1,**(
)
收稿日期:2025-10-13
修回日期:2025-12-09
出版日期:2026-02-25
发布日期:2026-02-12
通讯作者:
作者简介:*共同第一作者
基金资助:
FU Qi1,3, SHANG Junzhong2, PEI Wenwen1, LIU Guoliang1, JING Weikun1, ZHANG Hao1, JIAN Hongying1, QIU Xianqin1, TANG Kaixue1, YAN Huijun1,**(
)
Received:2025-10-13
Revised:2025-12-09
Published:2026-02-25
Online:2026-02-12
摘要:
月季(Rosa hybrida)是极具经济价值的切花、庭院及盆栽花卉,花香是提升其观赏品质的重要性状。然而在长期的育种过程中,人们更关注月季的花色和花期,导致花香逐渐减弱或消失。月季种质资源中的花香物质种类丰富,其合成代谢受遗传背景、驯化历史及环境等多重因素的调控。基因家族扩张与选择性高表达、等位基因多样性以及拷贝数变异是月季花香物质多样性的决定性因素。本文系统综述了月季花香物质的典型成分、合成通路上关键基因及其演化历程,并展望了泛基因组与基因编辑技术结合在月季定向育种中的应用前景。以期为月季花香性状的定向改良及不同香型新品种的培育提供理论依据。
付琪, 尚均忠, 裴文文, 刘国梁, 景维坤, 张颢, 蹇洪英, 邱显钦, 唐开学, 晏慧君. 月季花香物质合成基因及其演化机制研究进展[J]. 园艺学报, 2026, 53(2): 481-495.
FU Qi, SHANG Junzhong, PEI Wenwen, LIU Guoliang, JING Weikun, ZHANG Hao, JIAN Hongying, QIU Xianqin, TANG Kaixue, YAN Huijun. Advances in the Biosynthetic Genes and Evolutionary Mechanisms of Floral Volatile Organic Compounds in Rosa hybrida[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2026, 53(2): 481-495.
| 分类 Classification | 物种名 Species name | 主要挥发性成分 Main volatile components | 参考文献 Reference |
|---|---|---|---|
| 中国古老月季 Chinese old garden roses | 月月粉Rosa chinensis‘Old Blush’ | 香叶醇、丁香酚、1,3,5-三甲氧基苯、橙花叔醇 Geraniol,eugenol,TMB,nerolidol | 晏慧君 等, |
| 月月红 Rosa chinensis‘Yue Yue Hong’ | 3,5-二甲氧基甲苯、1,3,5-三甲氧基苯、香茅醇 DMT,TMB,citronellol | 王淑敏 等, | |
| 大花香水月季Rosa gigantea | 3,5-二甲氧基甲苯、芳樟醇、香叶醇 DMT,linalool,geraniol | Zhou et al., | |
| 野生蔷薇资源 Wild rose species | 野蔷薇Rosa | 苯乙醇、香叶醇、香茅醇、橙花醇、乙酸香叶酯、 1,3,5-三甲氧基苯、3,5-二甲氧基甲苯、丁香酚、 大根香叶烯、石竹烯 Phenylethanol,geraniol,citronellol,nerol,geranyl acetate,TMB,DMT,eugenol,germacrene,caryophyllene | Song et al., Feng et al., 焦瑞芳, |
| 现代月季 Modern roses | 百叶蔷薇Rosa centifolia | 2-苯乙醇、榄香醇、丁香酚、香叶酯 2-phenylethanol,elemol,eugenol,geranyl acetate | 晏慧君 等, |
| 红双喜Rosa hybrid‘Double Delight’ | 香叶醇、香茅醇、大根香叶烯D Geraniol,citronellol,germacrene D | Li et al., | |
| 食用玫瑰 Edible roses | 墨红Rosa chinensis‘Crimson Glory’ | 香茅醇、香叶醇、乙酸已酯、苯乙醇、月桂烯 Citronellol,geraniol,hexyl acetate,phenylethanol,myrcene | 谢丽美, |
| 滇红Rosa rugosa‘Dian Hong’ | 香茅醇、香叶醇、苯乙醇、芳樟醇 Citronellol,geraniol,phenylethanol,linalool | 王珍珍 等, |
表1 不同月季种质资源香气主要成分
Table 1 The main components of the aroma in different varieties of roses
| 分类 Classification | 物种名 Species name | 主要挥发性成分 Main volatile components | 参考文献 Reference |
|---|---|---|---|
| 中国古老月季 Chinese old garden roses | 月月粉Rosa chinensis‘Old Blush’ | 香叶醇、丁香酚、1,3,5-三甲氧基苯、橙花叔醇 Geraniol,eugenol,TMB,nerolidol | 晏慧君 等, |
| 月月红 Rosa chinensis‘Yue Yue Hong’ | 3,5-二甲氧基甲苯、1,3,5-三甲氧基苯、香茅醇 DMT,TMB,citronellol | 王淑敏 等, | |
| 大花香水月季Rosa gigantea | 3,5-二甲氧基甲苯、芳樟醇、香叶醇 DMT,linalool,geraniol | Zhou et al., | |
| 野生蔷薇资源 Wild rose species | 野蔷薇Rosa | 苯乙醇、香叶醇、香茅醇、橙花醇、乙酸香叶酯、 1,3,5-三甲氧基苯、3,5-二甲氧基甲苯、丁香酚、 大根香叶烯、石竹烯 Phenylethanol,geraniol,citronellol,nerol,geranyl acetate,TMB,DMT,eugenol,germacrene,caryophyllene | Song et al., Feng et al., 焦瑞芳, |
| 现代月季 Modern roses | 百叶蔷薇Rosa centifolia | 2-苯乙醇、榄香醇、丁香酚、香叶酯 2-phenylethanol,elemol,eugenol,geranyl acetate | 晏慧君 等, |
| 红双喜Rosa hybrid‘Double Delight’ | 香叶醇、香茅醇、大根香叶烯D Geraniol,citronellol,germacrene D | Li et al., | |
| 食用玫瑰 Edible roses | 墨红Rosa chinensis‘Crimson Glory’ | 香茅醇、香叶醇、乙酸已酯、苯乙醇、月桂烯 Citronellol,geraniol,hexyl acetate,phenylethanol,myrcene | 谢丽美, |
| 滇红Rosa rugosa‘Dian Hong’ | 香茅醇、香叶醇、苯乙醇、芳樟醇 Citronellol,geraniol,phenylethanol,linalool | 王珍珍 等, |
图1 现代月季挥发性萜类物质生物合成模式图 Pyruvate:丙酮酸;G3P:甘油醛-3-磷酸;Acetyl-CoA:乙酰辅酶A;Acetoacety-CoA:乙酰乙酰辅酶A;HMG-CoA:3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶;DXP:1-脱氧-木酮糖-5-磷酸;Mevalonate:甲羟戊酸;MEP:2C-甲基-D-赤藓醇-4-磷酸;MVP:甲羟戊酸-5-磷酸;MVAPP:甲羟戊酸-5-焦磷酸;IPP:异戊烯基焦磷酸;DMAPP:二甲基烯丙基焦磷酸;FPP:法呢基二磷酸;GGPP:香叶基香叶基二磷酸;GPP:香叶基二磷酸;GP:二磷酸香叶酯;15-cis-phytoene:15-顺式八氢番茄红素;Geraniol:香叶醇;Linalool:芳樟醇;α-Farnes:α-法尼烯;All-trans-lycopene:全反式番茄红素;β-ocimene:β-罗勒烯;β-Cubebene:β-荜澄茄烯;α-Cubebene:α-荜澄茄烯;γ-carotene:γ-胡萝卜素;β-Caryophyllene:β-石竹烯;Geranial/Citral:香叶醛/柠檬醛;β-Elemene:β-揽香烯;Germacrene D:大根香叶烯D;β-carotene:β-胡萝卜素;α-Copaene:α-古巴烯;β-cryptoxanthin:β-隐黄质;Citronellal:香茅醛;Zeaxanthin:玉米黄质;β-Ionone:β-紫罗兰酮;Citronrllol:香茅醇;Dihydro-β-Ionone:二氢-β-紫罗兰酮;DXS:脱氧木酮糖-5-磷酸合酶;DXR:脱氧木酮糖磷酸盐还原异构酶;MCT:2-C-甲基-D-赤藓醇-4-磷酸胱氨酰转移酶;CMK:4-二磷酸胞苷-2-C-甲基赤藓糖激酶;MDS:2-甲基-D-赤藓糖醇-2,4-环焦磷酸合酶;HDS:1-羟基-2-甲基-2(-E)-丁烯基4-二磷酸合酶;HDR:(E)-4-羟基-3-甲基丁-2-烯-1-基二磷酸还原酶;FPPS:法呢基二磷酸合酶;TPS:萜烯合酶;GGPPS:香叶基香叶基二磷酸合酶;PSY:八氢番茄红素合成酶;LCYB:β-环化酶;CHYB:β-胡萝卜素羟化酶;GPPS:香叶基二磷酸合酶;LIS:芳樟醇合酶;HMGS:羟甲基戊二酰CoA合酶;HMGR:羟甲基戊二酰CoA还原酶;MK:MVA激酶;PMK:二氧磷基MVA激酶;MVD:甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶;IDI:异戊烯基二磷酸异构酶;GDS:大根香叶烯D合成酶;NUDX1-1a:NUDX水解酶1-1a;GeDH:香叶醛脱氢酶;GER:香叶醛还原酶;OPR:12-氧-植物二烯酸还原酶;CAR:香叶醇脱氢酶;直线箭头表示一步反应,红色箭头表示未确定的步骤
Fig. 1 Schematic model of volatile terpene biosynthesis in Rosa hybrida
| TPS 亚家族 Terpene synthase subfamilies | 关键成员 Key members | 定位 Localization | 功能 Function | 参考文献 Reference |
|---|---|---|---|---|
| TPS-a | RhTPS30 | 细胞质 Cytoplasm | 催化FPP生成δ-杜松烯 Catalyze FPP to produce δ-cadinene | Guterman et al., |
| RhTPS26 | 细胞质 Cytoplasm | 催化GPP和FPP,主要生成β-石竹烯 Catalyze GPP and FPP to produce β-caryophyllene | Li et al., | |
| RhTPS47 | 细胞质 Cytoplasm | 催化FPP生成大根香叶烯D Catalyze FPP to produce germacrene D | Li et al., | |
| RhTPS39 | 细胞质 Cytoplasm | 催化GPP生成β-月桂烯 Catalyzed GPP to produce β-myrcene | Li et al., | |
| RhTPS32 RhTPS32S | 质体 Plastid | 催化FPP生成β-荜澄茄烯、β-榄香烯等倍半萜 Catalyze FPP to produceβ-cubebene,β-elemene | Li et al., | |
| TPS-b | RhTPS16 | 质体 Plastid | 催化GPP生成β-罗勒烯 Catalyze GPP to produce β-ocimene | Li et al., |
| RhTPS18 RhTPS18L | 质体 Plastid | 催化FPP生成α-法尼烯 Catalyze FPP to produce α-farnesene | Li et al., | |
| TPS-g | RhTPS20 | 细胞质 Cytoplasm | 催化FPP生成橙花叔醇 Catalyze FPP to produce nerolidol | Magnard et al., Li et al., |
| RhTPS21 | 质体 Plastid | 催化GPP生成芳樟醇 Catalyze GPP to produce linalool | Magnard et al., Li et al., |
表2 TPS亚家族的关键成员及功能
Table 2 Key members and functions of the TPS subfamily
| TPS 亚家族 Terpene synthase subfamilies | 关键成员 Key members | 定位 Localization | 功能 Function | 参考文献 Reference |
|---|---|---|---|---|
| TPS-a | RhTPS30 | 细胞质 Cytoplasm | 催化FPP生成δ-杜松烯 Catalyze FPP to produce δ-cadinene | Guterman et al., |
| RhTPS26 | 细胞质 Cytoplasm | 催化GPP和FPP,主要生成β-石竹烯 Catalyze GPP and FPP to produce β-caryophyllene | Li et al., | |
| RhTPS47 | 细胞质 Cytoplasm | 催化FPP生成大根香叶烯D Catalyze FPP to produce germacrene D | Li et al., | |
| RhTPS39 | 细胞质 Cytoplasm | 催化GPP生成β-月桂烯 Catalyzed GPP to produce β-myrcene | Li et al., | |
| RhTPS32 RhTPS32S | 质体 Plastid | 催化FPP生成β-荜澄茄烯、β-榄香烯等倍半萜 Catalyze FPP to produceβ-cubebene,β-elemene | Li et al., | |
| TPS-b | RhTPS16 | 质体 Plastid | 催化GPP生成β-罗勒烯 Catalyze GPP to produce β-ocimene | Li et al., |
| RhTPS18 RhTPS18L | 质体 Plastid | 催化FPP生成α-法尼烯 Catalyze FPP to produce α-farnesene | Li et al., | |
| TPS-g | RhTPS20 | 细胞质 Cytoplasm | 催化FPP生成橙花叔醇 Catalyze FPP to produce nerolidol | Magnard et al., Li et al., |
| RhTPS21 | 质体 Plastid | 催化GPP生成芳樟醇 Catalyze GPP to produce linalool | Magnard et al., Li et al., |
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