茉莉花（Jasminum sambac）是木犀科素馨属的常绿小灌木植物，是当今最重要的窨茶用香花植物。作为福州市市花，茉莉花不仅是福州茉莉花茶的发源地，也是主要产区。茉莉花的花型多样，包括单瓣、双瓣和多瓣茉莉，这与它们的香气、产量和抗逆性息息相关。解析茉莉花基因组有助于深入探究不同瓣型茉莉表型背后的遗传与结构多样性。近期，我院方静平副教授团队在国际著名期刊《Communications Biology》（中科院一区TOP）发表了题为《Integrated multi-omics analysis unravels the floral scent characteristics and regulation in ”Hutou” multi-petal jasmine》（多组学分析揭示“虎头”多瓣茉莉的花香特征与调控机制）的研究论文。
1.虎头茉莉基因组组装及花香形成调控机制研究
虎头多瓣茉莉（Jasminum sambac var. Trifoliatum）因其花型优雅、花香馥郁，在盆景及园林设计中广受青睐，但其花香组成及形成机制仍然不明。该研究首次构建了虎头茉莉近乎完整的端粒到端粒（T2T）基因组（487.45 Mb, N50=38.93 Mb），为花香研究提供了重要基因组资源。代谢组学分析鉴定了16种显著差异挥发物（SDVs），其中α-法尼烯和戊酸1-烯基-1,5-二甲基-4-己烯酯是其典型花香的主要贡献者。结合转录组数据，加权基因共表达网络分析（WGCNA）进一步揭示了HTWRKY41、HTWRKY53、HTHSP90等调控基因在香气代谢中发挥核心作用。此外，研究发现特定基因的表达调控及重复事件显著促进倍半萜类化合物的积累，同时鉴定BEAT3、BSMT1、BPBT2、BPBT3基因参与苯丙烷类主要香气物质的合成。研究通过整合多组学数据，系统解析了虎头茉莉花香形成的分子机制，为其香气成分的应用开发与遗传改良提供了重要的理论依据。
图1 虎头茉莉基因组组装及花香成分调控。 a. 虎头茉莉基因组特征 b. 基因组完整性评估 c. 花香组成类型及占比d. 16种显著差异挥发物含量热图e. 核心基因调控子网络f. 核心转录因子HTWRKY53转录活性g. 虎头茉莉开花进程五个时期h. 萜烯类合成相关基因复制事件i. 萜烯类物质合成代谢图
原文链接：https://www.nature.com/articles/s42003-025-07685-w
2.不同瓣型茉莉花叶绿体和线粒体基因组组装和进化分析
该研究组装并通过原始数据比对和荧光原位杂交（FISH）等验证了单瓣、双瓣和虎头多瓣茉莉的线粒体基因组，发现其基因组成一致但结构不同（2、2和4个环状染色体），主要归因于~5 kb正向重复对和短重复序列介导的重组。此外，虎头茉莉的叶绿体基因组存在19.9 kb倒位，核基因组7号染色体特异性插入14.3 kb来源于叶绿体基因组的序列，携带完整的叶绿体ndhH和rps15基因。系统发育分析表明，相比于其他木犀科物种，茉莉花线粒体基因组进化加速，支持双瓣和虎头多瓣是从单瓣进化而来，而虎头是由双瓣进化而来。研究首次对茉莉花细胞器基因组进行全面表征，为其遗传进化研究提供了新见解。
图2 线粒体基因组结构变异与核基因整合叶绿体基因片段 a.重复序列介导线粒体基因组结构变异 b.虎头茉莉（HT）7号染色体上14.2 kb叶绿体插入片段 c. PacBio测序及PCR实验验证该片段插入特异于HT
研究成果以《Cytoplasmic genomes of Jasminum sambac reveal divergent sub-mitogenomic conformations and a large nuclear chloroplast-derived insertion》（茉莉花细胞质基因组揭示了不同的线粒体亚基因组构象和一个大型叶绿体来源的核插入片段）为题发表于国际权威期刊《BMC Plant Biology》（中科院二区TOP）。
文章链接：https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-024-05557-9
3.素馨属物种叶绿体基因组组装及遗传进化分析
研究高质量组装并解析了素馨属不同种质的叶绿体基因组，发现其大小在159~165 bp之间，编码134~135个基因。叶绿体基因组变异主要由大单拷贝区（LSC）长度差异驱动，LSC区为突变的热点区域。单核苷酸多态性（SNP）、主成分分析（PCA）和系统发育分析一致支持将这些种质划分为六个类群，确认素馨属叶绿体的单系起源，也揭示了茉莉种内较为狭窄的遗传多样性。相比单一DNA标记，叶绿体基因组能更科学评估遗传多样性和进化关系，为厘清素馨属亲缘关系、挖掘茉莉近缘野生种质及种质创新提供重要参考。
图3 素馨属物种叶绿体基因组系统发育分析 a.系统发育分析基于18个素馨属样本，划分为G1-G6六个类群 b.群体结构分析，不同颜色代表基因流信号 c. PCA主成分分析同样将18个样本分为G1-G6六个类群 d.基于木犀科25个属（如素馨属、木犀属、女贞属等）共159个叶绿体基因组构建系统发育树
相关成果以“Twelve newly assembled jasmine chloroplast genomes: unveiling genomic diversity, phylogenetic relationships and evolutionary patterns among Oleaceae and Jasminum species” （十二个新组装的茉莉叶绿体基因组：揭示木犀科和素馨属物种之间的基因组多样性、系统发育关系和进化模式）为题发表于国际权威期刊《BMC Plant Biology》（中科院二区TOP）。
文章链接：https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-024-04995-9
福建师范大学生命科学学院为该系列论文的第一完成单位，方静平副教授为以上论文的第一作者或通讯作者。课题组学生2020级硕士生陈钦常、2022级硕士生林少青和冯丽卿、2023级硕士生周琳薇、2024级硕士生王锦彬和庄颖，以及本院赵凯博士、厦门大学环境与生态学院徐秀明博士、澳洲昆士兰大学Robert Henry院士和Patrick Mason博士、闽江学院黄永吉博士等科研人员共同参与了这一系列研究。福建省闽榕茶业有限公司为系列研究提供了宝贵的种质资源与茉莉种植技术指导。该系列成果得到了福建省自然科学基金（2023J01508）、福建省（福州市）科技特派员、国家留学基金管理委员会（201908350014）及福建省福州市科技局重点项目（2021-N-119）的资助。