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白姜花(Hedychium coronarium)属姜科(Zingiberaceae)姜花属多年生单子叶植物,其花型似蝶、花色洁白且花香浓郁,倍受人们喜爱。白姜花花香成分主要为挥发性的萜类物质及其衍生物,萜类化合物的合成前体在不同萜类合成酶的作用下生成相应的萜类物质。本论文以白姜花为研究对象,通过RT-PCR、实时荧光定量PCR、亚细胞定位和GC-MS测定挥发性物质等技术和方法,克隆了LOX途径中的LOX和HPL基因并进行了定位,同时研究了它们在不同开花时期、不同组织部位和不同香味姜花中的表达规律,为进一步阐明LOX途径在花香代谢中的作用提供了一些理论基础。本文取得的主要结果如下:1、利用生物信息学方法对白姜花转录组中LOX基因家族成员的数目、系统进化关系、蛋白质结构及分类进行分析。结果表明,白姜花中包含7个LOX基因家族成员,其中,9-LOX和13-LOX分别有1个和6个成员。白姜花LOX蛋白氨基酸序列一致性在39.51~68.31%。7个LOX家族成员预测的等电点除了Hc LOX7是5.40外,其余均大于6.0。2、利用生物信息学方法对白姜花转录组中P450蛋白质家族中CYP74B/C基因家族员的数目、系统进化关系、蛋白质结构及分类进行分析。结果表明,白姜花中包含3个HPL基因家族成员,蛋白氨基酸序列一致性在40.00~52.57%。HcHPL1、HcHPL2和HcHPL3预测的等电点依次为5.84、8.77和8.11。3、利用RT-PCR技术,从白姜花的花中分别克隆一个LOX和HPL的c DNA全长序列,并命名为HcLOX1和Hc HPL1。序列分析表明,HcLOX1和HcHPL1基因c DNA的开放阅读框长度分别为2745bp和1464bp,编码915和488个氨基酸序列。4、分别构建了HcLOX1和HcHPL1全长的GFP瞬时表达载体,转化拟南芥原生质体,以空载p35S-GFP为阴性对照。结果表明,HcLOX1定位于叶绿体,而HcHPL1定位于线粒体。5、实时荧光定量PCR表达分析显示,HcLOX1和Hc HPL1主要在花中的侧瓣中表达量最高,唇瓣和萼瓣中也有表达,而花柱、花药和花丝以及营养器官叶片和根茎中都几乎不表达;在白姜花的不同花发育阶段,HcLOX1和HcHPL1的表达量随着花发育而变化,HcLOX1和HcHPL1在花朵开放前没有表达,半开期表达量迅速升高,分别为蕾期的1741倍和316倍,HcLOX1表达量在盛花期升至最高,然后随着花衰老逐渐降低,而Hc HPL1则半开期达最高表达量后逐渐下降,在花衰败后期表达量稍微回升。在姜花属不同香味的种中,HcLOX1和HcHPL1在浓香型白姜花中的表达量均最高,是淡香型金姜花表达量的8.16和16倍,而不香的红姜花中两个基因都几乎不表达。6、采用GC-MS技术对去甲二氢愈创木酸(NDGA)处理后的白姜花进行挥发性成分和含量分析。结果表明,与清水处理的对照相比,NDGA处理白姜花后,白姜花挥发性物质显著降低,其中萜烯类挥发物沉香醇、桉油醇、罗勒烯和别罗勒烯降低了56.4%、39.0%、53.9%和59.3%;苯丙烷类物质苯甲酸甲酯挥发量降低69.6%。7、采用实时荧光定量PCR对NDGA处理后的白姜花花香相关基因及HcHPL1进行了表达量分析。结果显示,NDGA处理后,参与调控苯丙烷类途径香气物质苯甲酸甲酯合成的功能基因HcBSMT2的相对表达量下调了36.9%;萜类香气物质沉香醇和罗勒烯等合成的功能基因HcTPS1、HcTPS3、HcTPS5和HcTPS8的相对表达量分别下降了62.7%、68.4%、25.8%和21.8%;LOX途径的下游基因HcHPL1也出现下调了34.5%。