近日，华中农业大学园艺林学学院徐娟教授团队在Molecular Plant发表了题为“A solo-LTR insertion in the CreTPS3a promoter enhances γ-terpinene biosynthesis and affects consumer preference for tangerine-like aroma in citrus fruits”的研究论文。该研究揭示了柑橘中“橘香味”决定物质—γ-松油烯（γ-terpinene）积累差异的遗传调控机制、影响人类对果实风味驯化选择以及树体对昆虫防御性的关键作用。
研究背景
柑橘是全球最重要的果树类作物，在我国具有丰富种质资源。与粮食作物相比，柑橘果实积累了极高水平的挥发性萜类物质，不仅决定其独特风味，还深度参与防御性机制。其中，γ-松油烯赋予柑橘特有的“橘香味”，但其合成与调控的分子基础尚不清楚，限制了我们对柑橘风味和抗性改良的深入理解。
研究内容
除作为柑橘背景香气的d-柠檬烯以外，橘积累较高的γ-松油烯，表现出典型的“橘味”，而甜橙及柚等其他大部分柑橘种质则并无该物质的积累。通过感官评价观察到柑橘果实中γ-松油烯含量的提升对消费者情感偏好及购买行为有负面影响。进一步，本研究对γ-松油烯感官阈值进行量化表征，发现高含量γ-松油烯赋予“臭橘子”味，而低于44.56 μg/g 时则呈现“橘香味”（图1）。
图1 柑橘种质中挥发性物质含量及果实感官评价
在赋予果实风味的同时，挥发性物质参与构建生物防御体系。本研究发现不同浓度的γ-松油烯对于亚洲柑橘木虱和柑橘红蜘蛛两种重要虫害有驱避和吸引作用。表现为在超过消费者负面情绪的γ-松油烯感官阈值含量时，对两种昆虫均表现出显著驱避效应。这表明高含量γ-松油烯在降低果实感官品质的同时提高了植物的昆虫防御能力（图2）。
图2 亚洲柑橘木虱及柑橘红蜘蛛对不同浓度γ-松油烯的行为反应
进一步通过正反向遗传学分析，确定 CreTPS3a 是合成γ-松油烯的关键基因，并在向北驯化的橘（MD1类型）中发现了插入CreTPS3a启动子区域的solo-LTR。该插入片段能被转录因子CreARF2特异性识别、结合以增强CreTPS3a的转录活性，进而影响γ-松油烯的生物合成量。结合地理分布发现，该solo-LTR插入事件与柑橘种质的地理分布模式存在潜在联系，这为理解驯化过程中香气品质和抗性品质性状的形成提供了新视角。同时，为植物基因组DNA结构变异尤其是转座元件插入片段通过调控基因表达以最终影响作物品质性状提供了典型案例。
图3 γ-松油烯生物合成机制及其介导的“人体感官-昆虫防御”平衡模型
综上，该研究探究了宽皮柑橘γ-松油烯含量的“人体感官-昆虫防御”平衡阈值，通过多组学数据挖掘了“橘香味”形成的分子基础，解析了其对橘类种质资源分布的影响，讲述了“果实品质—人类驯化—昆虫防御”三方博弈的经典故事。研究结果为同时提升果实消费者喜好和抗虫性的绿色策略提供了重要理论依据。
华中农业大学园艺林学学院徐娟教授和中国科学院昆明植物研究所朱安丹研究员为该论文的通讯作者。华中农业大学园艺林学学院博士后温欢和博士后刘园为论文的共同第一作者。华中农业大学邓秀新教授、华中农业大学徐强教授、新西兰皇家植物与食品研究院Cecilia Hong Deng研究员、广东省农业科学院张欣欣研究员为本研究提供了实验材料、技术指导及文章写作指导等。河南农业大学张海朋博士也参与了本研究。本研究获得了国家重点研发计划（2023YFD2300600）、国家自然科学基金区域联合基金重点项目（U22A20492）及博士后面上基金等项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2025.09.007
文字：温欢
审核：徐娟
