Sesquiterpene Synthases of Zanthoxylum ailanthoides: Sources of Unique Aromas of a Folklore Plant in Taiwan

单萜 倍半萜 芳香 尼罗利多 杰马克林 转录组 萜烯 生物合成 生物 基因 精油 化学 芳樟醇 植物 生物化学 基因表达 食品科学
作者
Chun-Wei Chuang,Chi‐Hsiang Wen,Tsai-Jung Wu,Ching-Ching Li,Nien-Ting Chiang,Li‐Ting Ma,Chen‐Lung Ho,Gene-Sheng Tung,Chin-Cheng Tien,Yi-Ru Lee,Fang‐Hua Chu
出处
期刊:Journal of Agricultural and Food Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:69 (42): 12494-12504 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acs.jafc.1c04232
摘要

Zanthoxylum ailanthoides is a traditional spice crop in Taiwan with unique smells and tastes that differ between prickly (young) and nonprickly (mature) leaves. Different volatile terpenes between prickly young and nonprickly mature leaves were identified and considered to be one of the sources of their aromas. A transcriptome database was established to explore the biosynthesis of these compounds, and candidate terpene synthase genes were identified. The functions of these synthases were investigated using recombinant protein reactions in both purification and coexpression assays. ZaTPS1, ZaTPS2, and ZaTPS3 are germacrene D synthases, with different amino acid sequences. The main products of ZaTPS4 are trans-α-bergamotene and (E)-β-farnesene, whereas ZaTPS5 forms multiple products, and ZaTPS6 produces β-caryophyllene. ZaTPS7 forms monoterpene (E)-β-ocimene and sesquiterpene (E,E)-α-farnesene. Reverse transcription PCR of ZaTPS gene expression in young and mature leaves revealed that ZaTPS1 was responsible for the mellow aroma in mature leaves. The expression of ZaTPS6 suggested that it plays a role in the background aromas of both types of leaves. Our findings deepened the understanding of the volatile compounds of Z. ailanthoides and revealed the source of its unique aromas by clarifying the biosynthesis of these compounds.
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