栽培胡蘿蔔(Daucus carota L.)是一種重要的園藝作物，由於其根部具有特有的風味、豐富的營養價值和保健效果，受到廣大消費者的喜愛。胡蘿蔔全世界年產量超過4億噸，種植面積約為120萬公頃，躋身前十大重要蔬菜作物之一。在過去的數十年間，胡蘿蔔育種目標主要集中於提高產量，增強病蟲害抗性。現如今，為了滿足消費者的需求，提高胡蘿蔔的營養價值和風味也將成為新品種選育的新目標。

近日，Horticulture Research線上發表了德國尤利烏斯庫恩研究所(Julius Kühn-Institut, JKI)Sven Reichardt題為The carrot monoterpene synthase gene cluster on chromosome 4 harbours genes encoding flavour-associated sabinene synthases的研究論文，該研究發現了一個定位於胡蘿蔔4號染色體上萜烯合成酶基因簇。

在植物中，萜烯合成酶合成的低分子量萜烯對植物多種生態和經濟性狀具有重要的作用，低分子量的萜烯不僅在植物間的交流以及植物逆境抗性中發揮了重要作用，同時也參與了胡蘿蔔的風味形成過程。

該研究發現了一個定位於胡蘿蔔4號染色體上與揮發性單萜產物相關的萜烯合成酶基因簇。胡蘿蔔突變體yellow和cola中低分子量單萜含量存在明顯的差異，將yellow和cola雜交併自交後構建了F2代QTL定位群體。定位分析顯示，香檜烯、α-側柏烯、α-松油烯、γ-松油烯、松油烯-4-醇、4-蒈烯在4號染色體上的QTL存在重疊。該位點的基因組區包括一個含有5個萜烯合酶(DcTPS04、DcTPS26、DcTPS27、DcTPS54和DcTPS55)的基因簇。結合基因表達分析發現DcTPS04和DcTPS54的基因表達存在基因型特異性和組織特異性差異。綜合QTL定位結果和基因表達分析，選擇DcTPS04和DcTPS54進行功能驗證。

體外酶學分析表明，DcTPS54是催化香檜烯生成的單產物酶，而DcTPS04是多產物萜烯合成酶，主要產物為α-松油醇，附加產物為香檜烯、β-檸檬烯、β-蒎烯和香葉烯。此外，該研究還開發了一種功能分子標記，用於區分85份不同香檜烯含量的胡蘿蔔基因型。

該研究結果可用於改良香檜烯含量的胡蘿蔔育種專案，功能性分子標記的開發可作為篩選高含量或低含量香檜烯胡蘿蔔基因型的有效工具。

Fig.2 Marker dependent abundance ofterpenes and LOD scores for chromosome 4.

文章連結：

https://www.nature.com/articles/s41438-020-00412-y

Horticulture Research 是由南京農業大學與自然出版集團（現Springer Nature）合作創辦的英文期刊，是Nature旗下唯一的園藝領域專刊。所有關於園藝作物的基礎和理論研究都可以投稿。Horticulture Research 科睿唯安JCR2019影響因子：5.404，位於園藝一區（第1/36名），植物科學一區（第16/234名），遺傳學一區（第24/177名）。2019年中科院期刊分割槽（基礎版）：位於園藝小類一區，植物科學小類一區，農林科學大類一區（Top期刊）。