百合花单萜释放的关键调控因子：GPPS.SSU I基因的功能鉴定与进化分析

为解决百合花品种间单萜释放量差异的分子机制问题，研究人员对香茅基二磷酸合酶小亚基I(GPPS.SSU I)进行了功能鉴定。研究发现LhGPPS.SSU I通过与LhGGPPS/GPPS.LSU1互作调控GPP合成，其表达水平直接决定东方百合品种的单萜释放能力，并发现野生种L. cernuum可作为提升亚洲百合香味的潜在基因资源。

　　

百合花中单萜化合物是重要的芳香物质，但其释放量在不同栽培品种间存在显著差异。东方杂交百合能释放丰富的单萜，而亚洲杂交品种几乎不释放。研究发现，单萜前体香茅基二磷酸(GPP)由质体中的GPP合酶(GPPS)催化合成。在被子植物中，GPPS通常是由非催化性小亚基(GPPS.SSU)和催化性大亚基(GPPS.LSU)组成的异源二聚体，其中大亚基的同源形式可单独发挥香叶基香叶基二磷酸合酶(GGPPS)功能。

通过比较有香味和无香味百合品种，研究人员对百合杂交种GPPS.SSU I(LhGPPS.SSU I)和LhGGPPS/GPPS.LSU1进行了系统研究。绿色荧光蛋白(GFP)标记实验显示，这两个蛋白在烟草细胞叶绿体中存在共定位现象，酵母双杂交实验进一步证实了它们的物理互作。在烟草(瞬时表达)和百合(稳定转化)叶片中过表达LhGPPS.SSU I可显著促进GPP生物合成。

基因表达分析揭示了一个有趣的现象：LhGPPS.SSU I仅在能释放单萜的东方杂交百合花被片中表达，而在亚洲杂交品种中不表达；而LhGGPPS/GPPS.LSU1在所有品种中均有表达，与单萜释放无关。这表明LhGPPS.SSU I是决定百合花单萜释放的关键开关分子。进化分析显示，参与亚洲杂交百合育种的7个野生种均不表达LhGPPS.SSU I，但能与亚洲百合杂交的垂花百合(L. cernuum)却保留该基因表达，这为通过远缘杂交改良亚洲百合花香特性提供了重要线索。