植物的进化经历了从水生到陆生,从简单到复杂的漫长过程。大约在1亿年前,被子植物开始出现并迅速发展成为地球上分布最广、种类最多的植物。花器官的出现是被子植物对陆生环境适应性的关键。除了艳丽的花色,花朵还可以通过释放复杂的挥发性有机化合物来吸引不同种类的授粉者,保障了繁殖过程的顺利进行,极大促进了被子植物的繁荣。在自然界中,挥发性有机化合物可分萜类、苯环/苯丙素类和脂肪族衍生物三大类,萜类物质为其中最为主要的成分,它不仅在吸引昆虫授粉方面发挥作用,还具有调节植物生长发育,参与植物抵御等多种生物学功能。植物萜类物质合成和转录调控研究受到了植物学家和分子生物学家的广泛关注。经过几十年的研究,植物萜类物质合成通路已经被解析出来,作为合成通路中的关键,萜类合酶基因的克隆和功能解析一直是科学家们研究的重点,而萜类合酶基因转录调控方面的研究却相对滞后。本研究以鸢尾科香雪兰属单子叶球根草本花卉香雪兰为研究材料,利用挥发性成分检测、转录组测序和原生质体转染等一系列分子生物学技术,初步解析香雪兰中沉香醇合成转录调控机制,并在拟南芥中进一步探讨该调控机制的保守型。主要研究结果如下:利用固相顶空微萃取联合气相质谱技术对不同品种香雪兰花朵挥发物成分进行解析。结果表明,不同品种香雪兰花朵挥发物中最主要的成分均为单萜沉香醇,这暗示着沉香醇合酶基因可能是相对保守的。利用香雪兰转录组和数字表达谱数据库,我们克隆了56条潜在调控沉香醇合酶基因表达的转录因子,通过原生质体瞬时转染实验和EMSA,最终证实了FhMYB21L1和FhMYB21L2对FhTPS1表达的直接调控作用。此外,我们发现FhMYC2能够与FhMYB21Ls互作,形成转录调控复合物,通过抑制FhMYB21Ls与FhTPS1启动子的结合,进而负向调控FhTPS1的表达。然而,在香雪兰开花时期FhMYB21L1和FhMYB21L2的表达量显著高于FhMYC2的表达,因此在香雪兰花朵挥发物中单萜(沉香醇)释放量很高。在拟南芥中,AtMYB21能够正向调控单萜合酶基因AtTPS14和倍半萜合酶基因AtTPS11和AtTPS21的表达;而AtMYC2只能正向调控AtTPS11和AtTPS21的表达,不能激活AtTPS14的表达;AtMYC2能够和AtMYB21互作,形成转录复合物,抑制AtMYB21对TPS14表达的调控。在拟南芥开花时期,AtMYC2,及其同源的AtMYC3,AtMYC4和AtMYC5高表达,因此,在拟南芥花朵挥发物中,倍半萜(石竹烯)释放量很高。本研究揭示了香雪兰中沉香醇合成的转录调控机制,首次发现了MYB21对单萜沉香醇的正向调控功能和MYC2对沉香醇合成的负向调控功能,并详细阐明了两者在调控挥发性萜类物质合成过程中的协同作用关系,该研究为揭示植物挥发性萜类合酶基因的转录调控模型以及花卉改良奠定了一定的理论基础。