牡丹（Paeonia Sect.Moutan）品种丰富,花香浓郁,花朵香味类型多。在不同品种的花瓣中,挥发性物质的种类和含量均有差异。课题组前期对牡丹品种花香性状的检测发现,牡丹中主要挥发性花香成分为萜类物质。本研究以前期筛选出萜类物质丰富的四个牡丹品种‘海黄’、‘黄水晶’、‘天香’和‘白鹤展翅’为材料,利用气相色谱-质谱联用技术对其花瓣分别进行挥发性物质分析,结合转录组测序技术,筛选含有特定保守结构域的关键萜类合酶（terpene synthase,TPS）基因进行克隆、生物信息学分析和体外功能验证,进而对牡丹花香萜类物质合成的分子机制进行初步解析,试图阐明牡丹花香萜类物质合成的关键酶基因的功能,为提高观赏植物的花香品质和加快花香分子育种提供理论基础。本研究主要结论如下:1、对上述四个牡丹品种花瓣中的挥发性物质进行分析,共检测到66种挥发性物质,包括萜类、苯丙素类/苯环类、脂肪族衍生物和其他杂环化合物。其中萜类物质种类最多有34种,主要物质包括芳樟醇、大根香叶烯D、cis-香叶醇、石竹烯、β-罗勒烯、柠檬醛-a、柠檬醛-b和香茅醇等。2、对牡丹品种‘海黄’进行全长转录组测序分析,共获得25.72 Gb的clean data,高质量去冗余后的转录本序列58,153条,其中有47,868条基因得到注释。通过对拟南芥中的TPS蛋白序列进行比对分析,在全长转录组中共筛选到48条相似序列,经CDD验证,48条序列均含有Terpene synthase（PF01397）和Terpene synthase C（PF03936）两个保守结构域,因此确认筛选到的序列为TPS基因家族成员。3、结合二代转录组测序技术,分析四个牡丹品种转录本中48条TPS基因家族成员的表达水平,进一步筛选到8条表达量高且为全长的TPS基因,将其命名为Ps TPS1-Ps TPS8。对Ps TPS1-Ps TPS8在四个牡丹品种花瓣中进行q RT-PCR验证,结合四个牡丹品种花瓣挥发性物质分析,推测Ps TPS1、Ps TPS3、Ps TPS4和Ps TPS8可能分别与芳樟醇、β-罗勒烯、大根香叶烯D和香茅醇的合成有关。4、在四个牡丹品种中进行Ps TPS1-Ps TPS8基因克隆,共获得20条基因序列,进行蛋白序列比对分析,所有序列都包含完整的（N,D）DX2（S,T,G）X3E和DDXXD基序,进一步验证均为萜类合酶。对不同品种中相同基因进行比对分析,其同源性较高达98%以上。构建Ps TPS1-Ps TPS8基因的原核表达载体,进行重组蛋白诱导和体外酶活反应验证,其中,Ps TPS2、Ps TPS5和Ps TPS6蛋白对单萜类底物均有活性,生成不同的产物,主要包括D-柠檬烯、1R-α-蒎烯、β-月桂烯等;在倍半萜类底物下,Ps TPS2和Ps TPS5表现活性,其主要产物分别为榄香醇和大根香叶烯D。