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2025年11月19日，启航娱乐城(中国)官方网站 /崖州湾国家实验室罗杰教授团队在《Plant Communications》发表题为”Combinatorial screening in tobacco enables engineering of rose terpenoid-enriched rice endosperm”的研究工作，将本氏烟草作为快速优化底盘，在水稻胚乳中成功实现玫瑰萜类生物强化，由此获得的稻米兼具花香与抗氧化功能。这项跨物种代谢工程研究为主粮作物的香气生物强化提供了概念验证，建立了在不降低产量前提下生产高价值芳香代谢物的可转化技术框架。该工作是继2024年11月12日发表在《Molecular Plant》“Volatilome-based GWAS identifies OsWRKY19 and OsNAC021 as key regulators of rice aroma”的延续。

玫瑰富含的萜类化合物除赋予感官愉悦外，还具有显著的食用和药用价值。然而，天然提取方式和现有的异源表达平台（如酿酒酵母、大肠杆菌）都存在局限性。水稻胚乳具有储存稳定性强和加工效率高等优势，已成功应用于多种营养强化型水稻品种培育，如富含β-胡萝卜素的"黄金米"、富含花青素的"紫晶米"、富含虾青素的"赤晶米"以及富含儿茶素的"茶米"，并展现出显著的健康效益。然而，利用高价值芳香代谢物进行香气生物强化的研究领域仍待探索。

为应对全球危机下的粮食安全挑战，突破传统育种局限，并解决玫瑰萜类代谢物来源有限的问题，研究团队建立了一种高效的两步法作物香气生物强化策略。首先，系统分析玫瑰萜类合成途径（由MEP/MVA途径生成IPP和DMAPP前体，经GPP/FPP/GGPP合酶催化，进一步产生玫瑰富含的萜类化合物；其中GPP在GES和NUDX两种酶催化机制下生成香叶醇），由此确定玫瑰萜类化合物合成的5个关键基因。然后，通过本氏烟草体系大规模瞬时筛选，从16个基因组合中，鉴定到产生玫瑰萜类的最少3基因集（OsDXS2-RcG/FPPS1 -ObGES产量达2541μg/kg鲜重，媲美五基因集）。随后，用GB2.0技术及GluA2等胚乳特异性启动子创制3基因集转基因水稻，并在该水稻胚乳中检测到丰富的玫瑰萜类代谢物（最高1740μg/kg鲜重）。相比于ZH11，该品系抗氧化能力增强，加热释放花香，且农艺性状未受影响。未来有望通过将关键酶靶向至质体增强其表达、下调竞争途径等方式，进一步优化代谢流以提升产率。

图1. 利用烟草体系快速实现玫瑰萜类在水稻胚乳中的生物强化

启航娱乐城(中国)官方网站 副教授李彦是第一作者和共同通讯作者，启航娱乐城(中国)官方网站 /崖州湾国家实验室罗杰教授是共同通讯作者，博士生苗媛媛，已毕业硕士孙铭奇和本科生程诺为共同第一作者，在读硕士生胡凡星和本科生朱彤是重要参与人。感谢四川大学张阳教授为该研究提供载体和指导。该研究得到国家自然科学基金等项目资助。