The influence of monoterpene synthase transformation on the odour of tobacco
- 作者
- Mazen K. El Tamer, Monique Smeets, Nancy Holthuysen, Joost Lücker, Ameing Tang, Jacques Roozen, Harro J. Bouwmeester, Alphons G.J. Voragen
- 单位
- Wageningen-UR, Plant Research International; Wageningen-UR, Agrotechnological Research Institute; Wageningen-UR, Laboratory of Food Chemistry, Department of Agro Technology and Food Sciences
- 杂志
- Journal of Biotechnology（2003）
- DOI
- 10.1016/j.jbiotec.2003.09.003
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
单萜合酶转基因烟草能否改变植物气味，以及这种改变是否可被人类嗅觉感知
研究策略
将柠檬单萜合酶基因（γ-萜品烯合酶、(+)-柠檬烯合酶、β-蒎烯合酶）转入烟草，通过GC-MS分析挥发物变化，并利用人体感官评价（三角检验和描述性分析）比较转基因与野生型的气味差异
研究路线图
核心内容
该研究将柠檬来源的三种单萜合酶基因（γ-萜品烯合酶、(+)-柠檬烯合酶、β-蒎烯合酶）转入烟草品种SR1，旨在探究代谢工程改造能否改变植物气味并被人类感知。通过GC-MS分析转基因叶片挥发物，并采用三角检验和描述性分析进行人体感官评价。结果显示，共表达三种基因的BCD株系叶片释放sabinene、β-pinene、(+)-limonene和γ-terpinene等新单萜，而野生型和空载体株系无这些物质。感官测试中，20名参与者共40次试验，22次正确区分转基因与野生型叶片，Z=2.91（临界值1.645，P<0.05），证明人类可显著嗅出差异。但描述性分析中，仅表达β-蒎烯合酶的D85花朵整体香气强度均值为59.8±13.8，BCD为49.1±18.5，SR1为47.4±24.9，差异未达显著水平。该研究首次以人体三角试验验证了单萜合酶转化能产生可感知的气味改变，但具体香气属性的区分仍需更灵敏的方法。
创新点
首次采用人类三角试验证明单萜合酶转化可导致植物气味差异被显著感知，突破了以往只依赖GC-MS分析而未进行感官验证的局限
研究对象（3）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Nicotiana tabacum 'Petite Havana' SR1 | 单萜生物合成 | γ-terpinene synthase (B93, AF514286) | γ-萜品烯合酶 | 催化 | 催化GDP环化生成γ-萜品烯及副产物 |
| Nicotiana tabacum 'Petite Havana' SR1 | 单萜生物合成 | (+)-limonene synthase (C62, AF514287) | (+)-柠檬烯合酶 | 催化 | 催化GDP环化生成(+)-柠檬烯 |
| Nicotiana tabacum 'Petite Havana' SR1 | 单萜生物合成 | β-pinene synthase (D85, AF514288) | β-蒎烯合酶 | 催化 | 催化GDP环化生成β-蒎烯及副产物，单独转化株系D85 |
关键发现
- 三角试验中20名参与者共40次试验，22次正确选择，Z=2.91（临界值1.645），P<0.05，表明人可显著区分BCD转基因烟草与SR1野生型叶片的气味
- GC-MS检测到BCD叶片释放sabinene、β-pinene、(+)-limonene、γ-terpinene等新单萜，而SR1和CAM1（空载体）无此物质
- 描述性分析中，D85（仅β-蒎烯合酶）花朵的“整体强度”均值为59.8±13.8，BCD为49.1±18.5，SR1为47.4±24.9，但差异未达统计显著（P>0.05）
- 甜味趋势可能与(+)-limonene相关
研究结论
转基因烟草能够产生并释放多种新单萜，人类可以嗅出转基因叶片与对照的差异，但描述性感官测试因个体差异未能区分具体香气属性，需更灵敏的方法来解析转基因对花卉香气的复杂影响