What's in a rose?玫瑰為何芳香?

更新於 發佈於 閱讀時間約 3 分鐘

在莎士比亞的《羅蜜歐與茱麗葉》中,茱麗葉說:


What’s in a name? That which we call a rose by any other name would smell as sweet.

名字有什麼關係呢?玫瑰不叫玫瑰,它還是一樣的香。


自古,玫瑰就因為它的香氣,受到人們的歡迎;文學家歌頌它、情人把它當作愛情的象徵,而科學家則想知道,究竟為什麼玫瑰這麼芬芳呢?


過去的研究發現,玫瑰的芳香主要來自於它的萜烯類香氣化合物(terpenes)。其中,尤其是香葉醇(citronellol)、香葉醛(geraniol)和萜烯(nerol)是玫瑰香氣中具有代表性的萜烯類化合物,也是玫瑰精油的主要成分。尤其在玫瑰(R. rosa)中,香葉醇及其衍生物佔了花香成分的23%,更是重要。


為了了解玫瑰為何芳香,研究團隊完成了兩種重要的玫瑰的高品質基因定序:玫瑰(Rosa rugosa,常被用於生產精油)與薔薇(R. multiflora),並將它們與月季(R. chinensis)、微花薔薇(R. wichuraiana)、草莓、黑莓、桃、蘋果、葡萄、阿拉伯芥等植物的基因體做比較。


比較的結果發現,玫瑰屬植物中有兩個基因,HMGR與TPS,有明顯擴張的現象,這是導致玫瑰富含萜烯類香氣化合物的關鍵原因。


HMGR (3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase,HMG-CoA還原酶) 是萜烯生物合成過程中的速率限制步驟,負責將HMG-CoA轉化為甲羥戊酸(mevalonic acid)。TPS(terpene synthase)負責催化萜烯化合物的形成,決定了萜烯化合物的種類和數量。它們的擴張,造成了玫瑰之所以香氣馥郁的原因。


研究團隊發現,HMGR主要透過串連重複進行擴張,且擴張後的HMGR表現量明顯高於未擴張的同源基因。尤其是其中的HMGR02,它的啟動子有一個LTR轉位子,造成它的表現量在所有的HMGR中達到最高。


玫瑰的HMGR02在花裡面表現量最高。圖片取自期刊。

玫瑰的HMGR02在花裡面表現量最高。圖片取自期刊。


而TPS的基因擴張則主要在其中的三個亞家族。研究團隊發現,TPS的擴張是在玫瑰屬形成後才發生,也是透過串連重複完成的。很驚人的是,在玫瑰(R. rosa)中竟然有52個TPS,其中有35個在不同的組織中表現。


所以,透過對玫瑰進行定序以及與其他植物進行比較,研究團隊發現了玫瑰為何這麼迷人的原因,就是因為兩個酵素的擴張與高度表現。有趣的是,他們把玫瑰的香葉醇合成途徑的三個基因轉入煙草之後,也成功地在煙草中合成了玫瑰的香葉醇。不過,到底這株煙草聞起來香不香,研究團隊並沒有提到。


參考文獻:


Shang et al., Evolution of the biosynthetic pathways of terpene scent compounds in roses, Current Biology (2024), https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.06.075


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彼得潘-avatar-img
2024/07/27
我認為花朵的芳香甜蜜從來不是奔著人類來的動物頻道告訴我這些都是“事關存亡”起碼是繁育後代的“手段”蜜蜂能遠遠的被花朵散放的人類不可見光譜 模擬的畫面五彩繽紛 是“花枝招展”的最佳註釋還有蜜蜂拍翅的嗡嗡聲還能促進花朵分泌多達20%的蜜糖汁液(月見花研究) 以吸引蜜蜂光顧呢!大自然實在太有趣了!
❦ 莊小昕-avatar-img
2024/07/27
謝謝老師分享!文末那段太可惜了,好想聞一聞有玫瑰的香葉醇的煙草氣味哦~~
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老葉報報
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主要介紹關於植物的新資訊,但是也會介紹一些其他的。 版主在大學教植物生理學,也教過生物化學。 如有推薦書籍需求,請e-mail:susanyeh816@gmail.com
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