耧斗菜属植物萜烯合酶多样性揭示种间与种内花香进化机制

来自国内的研究团队通过气相色谱-质谱联用技术(GC/MS)和功能表征实验，解析了耧斗菜属植物花香萜烯((+)-limonene、linalool等)的种间/种内变异机制，发现TPS7/8/9/24等基因的序列分歧与表达差异驱动了花香适应性进化，为植物-传粉者互作与生态位分化提供了分子遗传学证据。

　　

花香挥发性萜烯类物质在植物-传粉者互作中扮演关键角色，但耧斗菜属(Aquilegia)中其多样化的遗传机制仍属未解之谜。这项研究巧妙结合气相色谱-质谱(GC/MS)分析和功能验证实验，系统揭示了萜烯合酶(terpene synthase, TPS)家族如何塑造不同物种及种群间花香特征的演化轨迹。

研究团队鉴定出(+)-柠檬烯((+)-limonene)、芳樟醇(linalool)、β-蒎烯(β-pinene)和β-倍半水芹烯(β-sesquiphellandrene)作为核心花香成分，其种间与种内变异主要源于TPS7、TPS8、TPS9和TPS24等关键基因的表达差异与序列分歧。功能研究表明：TPS7和TPS8的直系同源变异体分别调控物种特异性单萜(monoterpene)和倍半萜(sesquiterpene)合成，而TPS24变异体虽保留保守催化基序，却在芳樟醇合成中展现出令人惊讶的底物可塑性。

针对绿花耧斗菜(A. viridiflora)的群体分析更发现，TPS基因的移码突变与表达量变化直接关联萜烯谱分化，而等位基因变异导致的残基替换可能催生了进化过程中的功能创新。这些发现确立了TPS多样性作为花香演变的分子引擎，通过传粉者选择压力驱动植物在特定生态位中的适应性辐射(adaptive radiation)。该研究为理解遗传变异-酶可塑性-生态适应三者如何协同塑造植物多样性提供了全新视角。