植物次生代谢的出现对于植物的进化具有重要的意义,极大地提高了植物适应环境的能力。尤其是在植物中广泛合成的挥发性有机化合物,它们具有多种生物学功能,如抵御光氧胁迫、调节植物生长发育、抵御病虫害和食草动物啃食等。而在被子植物出现后,这些挥发性有机化合物更是担任了吸引传粉者的角色,极大促进了被子植物的繁荣。挥发性有机化合物一般可分为三大类,即萜类物质、苯环/苯丙素类和脂肪族衍生物。其中,萜类物质是自然界中含量最多、分布最广、种类最丰富的成分。目前,关于植物萜类代谢的研究已经成为了植物学和分子生物学领域的研究热点。香雪兰（Freesia）原产于非洲,为鸢尾科香雪兰属单子叶球根草本花卉。香雪兰品种多样,具有浓郁的花香和色彩艳丽的花朵,是世界十大切花之一。前期研究表明,野生型香雪兰花朵挥发物中含有大量的萜类物质,因此,香雪兰是研究萜类代谢的良好材料。目前,萜类物质的合成代谢途径已经被广泛的解析,其中,萜类合酶作为萜类合成代谢途径中的关键酶,决定着萜类物质的含量和种类的多样性。如今,已经有越来越多的萜类合酶基因被克隆和功能解析,但关于萜类合酶基因转录调控的研究却进展缓慢。本实验室前期已经在香雪兰中克隆的到了8条萜类合酶基因,并详细解析了它们的功能,初步构建了香雪兰花朵挥发性萜类物质合成模型。而在本研究中,我们继续以香雪兰园艺种Red River?为研究材料,利用生物信息学技术和分子生物学手段,解析香雪兰中萜类物质合成的转录调控机制。主要研究结果如下:首先,利用顶空固相微萃取技术和GC-MS技术进一步解析香雪兰Red River?花朵挥发物成分和释放规律。结果表明,香雪兰花朵挥发物中最主要的挥发物质为单萜成分沉香醇,且萜类物质的释放具有明显的规律性,即随着花朵的开放而释放量逐渐增加,暗示着香雪兰中很可能存在着一套调控体系,调控着香雪兰花朵发育和挥发性物质的合成与释放。其次,利用拟南芥中已报到的具有调控花朵发育和萜类代谢功能的转录因子AtMYB21,筛选香雪兰转录组数据库,找到了潜在的能够调控香雪兰主要挥发物质合成的MYB型转录因子,并在香雪兰中成功克隆到了该基因,并将其命名为FhMYB21L3。生物信息学分析表明,FhMYB21L3和AtMYB21聚在同一支,暗示FhMYB21L3具有萜类代谢调控的功能;时空表达模式分析表明,FhMYB21L3具有和Fh TPS1相似的表达模式,均随着花朵开放而表达量逐渐升高,暗示FhMYB21L3可能具有调控Fh TPS1表达的功能;启动子激活和过量表达拟南芥原生质体实验最终证实了FhMYB21L3具有萜类代谢调控的功能,不仅能够启动香雪兰Fh TPS1的表达,还能够启动拟南芥倍半萜合酶基因At TPS21和单萜合酶基因At TPS14的表达。此外,实验中还发现在拟南芥中存在着一个b HLH型转录因子AtMYC2,该转录因子能够激活拟南芥倍半萜合酶基因At TPS11和At TPS21的表达,却不能激活单萜合酶基因At TPS14基因的表达。双荧光互补实验和共转激活实验表明,AtMYC2能够和FhMYB21L3在拟南芥中发生互作,进而抑制FhMYB21L3对At TPS14的激活能力。本研究不仅揭示了香雪兰Red River?中最主要挥发物质沉香醇合成的调控机制,还发现了MYB和b HLH型转录因子在挥发性萜类物质合成调控过程中的协同作用,对揭示植物花香形成分子机制提供了一定的理论依据,也为植物花卉改良奠定了一定的基础。