Tại các dãy núi Bắc Trung Quốc, nơi có khí hậu khắc nghiệt và mùa hè ngắn ngủi, loài cây lâu năm khiêm tốn Hesperis oreophila giấu trong những bông hoa của mình một hương thơm phong phú vào ban đêm. Loài đặc hữu này thuộc họ Cải, được bảo tồn ở tỉnh Hà Bắc, từ lâu đã thu hút sự chú ý của các nhà thực vật học bởi những chùm hoa rực rỡ và mùi hương mạnh mẽ, đặc biệt rõ rệt vào lúc hoàng hôn. Một nghiên cứu gần đây lần đầu tiên mô tả chi tiết sự thay đổi thành phần các chất dễ bay hơi ở các giai đoạn nở hoa khác nhau và các gen nào đứng sau đó.
Các nhà khoa học đã thu thập hoa ở bốn giai đoạn — từ nụ nhỏ đến nở hoàn toàn — và áp dụng phương pháp HS-SPME-GC-MS. Kết quả phát hiện hơn 1200 hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Ở giai đoạn nở hoa ban đầu và hoàn toàn, terpenoid chiếm ưu thế, với nồng độ đạt mức tối đa ở hoa nở hoàn toàn. Phân tích hoạt tính mùi tương đối đã xác định citronellol, myrcene và limonene là những chất quan trọng hình thành nên hương thơm đặc trưng của cây.
Đồng thời, phân tích phiên mã được thực hiện ở ba giai đoạn chuyển tiếp. Hóa ra các gen của con đường MEP và một số terpene synthase được kích hoạt khi bắt đầu nở hoa, trong khi các gen của con đường MVA hoạt động mạnh hơn ở giai đoạn nụ lớn. Một số gen của con đường phenylpropanoid cũng tăng biểu hiện vào thời điểm hoa nở. Điều này cho thấy sự phối hợp nhịp nhàng của các con đường trao đổi chất khác nhau tùy thuộc vào giai đoạn phát triển.
Bằng cách xây dựng mạng lưới tương quan giữa các chất chuyển hóa và gen, các nhà nghiên cứu đã xác định được ba ứng cử viên: MVK, DXS và đặc biệt là TPS22. Gen sau cho thấy mối liên hệ tích cực mạnh mẽ với một số terpenoid đặc trưng và dường như đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành thành phần hương thơm. Dữ liệu này cung cấp cái nhìn đầu tiên về cơ sở phân tử của hương thơm ở loài này.
Kết quả không chỉ quan trọng đối với khoa học. Hesperis oreophila là một nguồn tài nguyên đầy hứa hẹn cho cảnh quan và ngành công nghiệp nước hoa, nhưng quần thể tự nhiên của nó bị hạn chế. Hiểu được gen nào kiểm soát sự tích lũy các chất có giá trị sẽ mở đường cho việc chọn lọc và bảo tồn sự đa dạng di truyền mà không gây tổn hại cho thế giới tự nhiên.
Nghiên cứu được thực hiện trên cây trồng từ môi trường tự nhiên và phòng thí nghiệm, tuy nhiên, các cơ chế điều hòa chính xác vẫn cần được xác nhận bằng các thí nghiệm chức năng. Tuy nhiên, ngay cả bây giờ cũng đã rõ ràng rằng hương thơm không phải là một món quà ngẫu nhiên, mà là một hệ thống được điều chỉnh tinh vi, nơi mỗi giai đoạn nở hoa kích hoạt một bộ gen riêng.
Nghiên cứu về những mối liên hệ như vậy giúp chúng ta đánh giá cao và bảo vệ tốt hơn các loài quý hiếm, mà hương thơm ẩn giấu của chúng có thể trở thành cơ sở cho các giống mới và các chế phẩm y tế.
