综合代谢组学和转录组学分析揭示了Nyctanthes arbor-tristis植物花香特征的时间变化规律

《Planta》：Integrated metabolome and transcriptome analysis reveals temporal fluctuation of floral scent in Nyctanthes arbor-tristis

　　

摘要

Nyctanthes arbor-tristis是一种夜间开花的植物，以其浓郁的花香而闻名。然而，关于其挥发性有机化合物（VOC）生物合成的分子调控机制至今仍不清楚。在本研究中，我们使用GC–FID和GC–MS技术在傍晚6点至清晨6点的五个时间点对花的VOC进行了分析。研究人员鉴定出15种主要的VOC，包括绿色叶片挥发物（GLVs）、萜类化合物以及苯丙素类/苯类化合物（PBs）。其中，4-酮异佛酮在所有时间点都是最丰富的成分，其浓度在午夜（18.8 ± 3.4%）和清晨（18.9 ± 4.5%）达到峰值；其次是苯甲醛，在晚上9点时浓度最高（12.7 ± 2.5%）；苯乙醛和甲基安特拉尼酸则在夜间逐渐增加，并在清晨达到峰值。为了揭示这些时间变化背后的转录调控机制，我们对傍晚6点、晚上9点和凌晨12点采集的花朵进行了RNA-Seq分析。共注释了25,913个高可信度转录本，并发现了68个在不同比较中都表现出差异表达的基因（DEGs）。GO和KEGG富集分析表明，这些基因在次级代谢、生物钟节律、激素信号传导和环境适应过程中发挥了重要作用。与GLV、苯类化合物和萜类化合物生物合成相关的基因表达模式与VOC排放趋势一致。通过对选定的结构基因和转录因子进行qRT-PCR分析，进一步证实了在夜间不同阶段存在特定于代谢途径的转录调控机制。综合这些发现，表明的花香释放是由代谢产物积累与基因表达之间的时间依赖性协调所控制的，这为理解夜间花香动态的分子基础提供了关键线索。