玫瑰，作為愛情與美麗的象征，其迷人的香氣一直深受人們喜愛。但你是否想過，這醉人的香味是從何而來？近期，一項(xiàng)發(fā)表在《Cell》上的重磅研究，揭開了玫瑰香氣演化背后的神秘面紗——一個(gè)全新的基因“SCREP”的誕生故事。

一、從“不香”到“香”：兩種玫瑰的啟示
故事的開端，源于對(duì)兩種親緣關(guān)系很近的玫瑰——白木香（Rosa banksiae 'White'）和黃木香（Rosa banksiae 'Yellow'）的觀察。白木香花朵潔白，香氣濃郁；而黃木香花朵金黃，卻幾乎聞不到香味。
科學(xué)家們通過代謝組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，白木香花朵中富含一種名為丁香酚（Eugenol）的揮發(fā)性物質(zhì)，而黃木香中這種物質(zhì)含量極低。丁香酚正是賦予許多花卉（包括玫瑰）獨(dú)特甜美香氣的關(guān)鍵化合物之一。

圖2｜SCREP基因在薔薇屬的起源與固定。

二、追蹤基因“指紋”：SCREP的驚人發(fā)現(xiàn)
為了找到導(dǎo)致這種差異的遺傳根源，科學(xué)家們對(duì)這兩種玫瑰進(jìn)行了全基因組測(cè)序和精細(xì)比較。他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)鍵差異區(qū)域，該區(qū)域包含一個(gè)在其他植物中從未見過的全新基因——SCREP。
更令人驚訝的是，這個(gè)SCREP基因并非通過傳統(tǒng)的基因復(fù)制（Gene Duplication）方式產(chǎn)生，而是“從無到有”（de novo origination）地演化而來。它的部分序列（第二外顯子）在薔薇科植物（如草莓、覆盆子）中存在非編碼的“祖先序列”，但第一外顯子和內(nèi)含子卻是玫瑰屬獨(dú)有的新“創(chuàng)造”。

圖3｜丁香酚合成通路關(guān)鍵酶（COMT1、CCR1、REF1、EGS2）體外活性與轉(zhuǎn)基因驗(yàn)證。來源：原PDF Figure 3，第6頁。

三、“跳躍基因”的魔法：增強(qiáng)香氣表達(dá)
一個(gè)新基因的誕生只是故事的一半，它如何獲得功能并影響性狀是另一半。研究發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)具有濃郁香味的玫瑰品種中，SCREP基因的上游啟動(dòng)子區(qū)域被插入了一段特殊的“跳躍基因”——微型反向重復(fù)轉(zhuǎn)座元件（MITE）。
這個(gè)MITE的插入，就像一個(gè)“增強(qiáng)器”，極大地提高了SCREP基因的表達(dá)水平，使其在花朵中大量產(chǎn)生SCREP蛋白。

四、香氣“指揮官”：SCREP如何工作？
那么，SCREP蛋白又是如何調(diào)控香氣的呢？研究揭示，SCREP蛋白是一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，扮演著“指揮官”的角色。它并不直接合成丁香酚，而是調(diào)控那些負(fù)責(zé)合成丁香酚的“工人”基因（如COMT1, CCR1, EGS2等）的表達(dá)。
具體來說，SCREP會(huì)抑制那些促進(jìn)丁香酚合成的基因（COMT1, CCR1, EGS2），同時(shí)激活一個(gè)反向作用的基因（REF1）。這樣一來，就能精細(xì)地“微調(diào)”花朵中丁香酚的含量，從而塑造出不同玫瑰品種間豐富多樣的香氣特征。

圖4｜RbSCREP蛋白的亞細(xì)胞定位、轉(zhuǎn)錄激活活性及MITE插入對(duì)啟動(dòng)子活性的增強(qiáng)效應(yīng)。來源：原PDF Figure 4，第7頁。

五、演化與多樣性：SCREP的旅程
通過對(duì)100多個(gè)薔薇屬物種的基因組分析，科學(xué)家們描繪出SCREP基因的演化旅程：
1.?古老起源：其部分序列（第二外顯子）在薔薇科祖先中已存在，但無編碼功能。
2.?玫瑰特化：在玫瑰屬演化過程中，通過突變和重組，逐漸形成了完整的、可編碼蛋白的基因結(jié)構(gòu)。
3.?功能獲得：MITE轉(zhuǎn)座子的插入，使其表達(dá)量飆升，獲得了強(qiáng)大的調(diào)控功能。
4.?多樣性驅(qū)動(dòng)：SCREP基因在不同玫瑰物種中的存在與否，以及其調(diào)控強(qiáng)度的差異，直接導(dǎo)致了不同玫瑰品種間丁香酚含量和香氣的巨大差異，從而驅(qū)動(dòng)了玫瑰香味的多樣化。

六、結(jié)語：新基因，新性狀，新世界
這項(xiàng)研究不僅解開了玫瑰香氣多樣化的謎團(tuán)，更提供了一個(gè)關(guān)于新基因如何誕生、如何獲得功能、如何塑造生物性狀的精彩案例。它告訴我們，生命的演化充滿了驚喜與創(chuàng)新，一個(gè)“從無到有”的基因，就能為世界增添萬千芬芳。
未來，科學(xué)家們或許可以利用對(duì)SCREP基因的理解，通過生物技術(shù)手段，精準(zhǔn)地調(diào)控花卉的香氣，培育出更具特色、更受人們喜愛的玫瑰新品種，讓這個(gè)世界充滿更多迷人的香味。

參考資料：Li, Y., Li, R., Shang, J., et al. (2025). A de novo-originated gene drives rose scent diversification.?Cell.