姜花是姜科姜花属多年生草本植物,不仅具有极高的观赏价值,同时是一种重要的芳香药用植物。姜花精油具有抗氧化、抗菌、消炎等功效,并且其主要成分为单萜和倍半萜类化合物。萜类合成酶（TPS）是萜类化合物生物合成的末端关键酶,它直接决定萜类产物生成的种类和数量。本研究采用水蒸馏法对几种姜花不同成熟度器官的精油进行提取,并对精油成分及抗氧化功效进行了研究。结合精油中活性成分变化规律,筛选出了与精油合成代谢相关的重要萜类合成基因,并对其进行了功能鉴定。主要研究结果如下:1、采用水蒸馏法对几种姜花不同成熟度器官的精油进行提取,结果表明,不同成熟度花精油出油率不同,其中蕾期出油率最高,达到0.027%,露白期最低,仅为0.007%,随着花朵开放,出油率又逐步增加。不同成熟度地下根茎的出油率有差异,其中一年生根茎出油率最高,为0.25%;嫩芽次之,两年生根茎最低。不同成熟度叶片出油率也有差异,成熟叶出油率比未成熟新叶高0.03%。2、采用GC-MS对姜花精油中的化学成分及含量进行了定量分析,结果表明,在姜花花朵不同发育过程和不同成熟度根茎及叶片器官中精油成分和含量发生了明显的变化,从花朵的花蕾期、露白、半开和盛开4个时期分别鉴定出47、40、38和46种化学成分,主要成分为石竹烯、β-蒎烯、β-金合欢烯、石竹素、α-蒎烯等,其中石竹烯在花不同时期中含量均最高,分别占精油总成分的23.47%、25.37%、30.7%和20.05%;从嫩芽、一年生根茎和两年生根茎中分别鉴定出21、23和18种化学成分,主要成分为1,8-桉油醇、β-蒎烯、α-蒎烯、α-松油醇和4-萜品醇等,其中1,8-桉油醇在不同成熟度根茎中含量均最高,分别占精油总成分的34.41%、35.73%和40.27%;从新叶和成熟叶中分别鉴定出25和29种化学成分,主要成分为石竹烯、β-蒎烯、α-蒎烯和1,8-桉油醇等,其中石竹烯在新叶中含量最高,占精油总成分的32.79%,而β-蒎烯在成熟叶中含量最高,占精油总成分的27.76%。3、通过DPPH自由基清除实验,测定了花朵盛开期、一年生根茎和成熟叶三种姜花精油及石竹烯、β-蒎烯和1,8-桉油醇三种精油主效萜类成分的体外抗氧化活性,结果表明,花精油、根茎精油和叶片精油相比,花精油对DPPH自由基的清除效果和能力显著高于根茎精油和叶片精油,略低于石竹烯精油纯品的效果;根茎精油和叶片精油的效果差异不大,但显著高于β-蒎烯和1,8-桉油醇精油纯品。4、克隆了两个TPS基因的cDNA全长,序列分析表明,HcTPS12的最大ORF长1653 bp,编码550个氨基酸（aa）,预测分子量为64.2 k Da,等电点（p I）为4.97。HcTPS14的最大ORF长1515 bp,编码504个氨基酸（aa）,预测分子量为58.7 k Da,等电点（p I）为5.30,HcTPS12和HcTPS14均含N端结构域及C末端活性结构域。系统进化分析表明,HcTPS12和HcTPS14都属于被子植物倍半萜合成酶家族TPS-a。序列比对表明,HcTPS12和HcTPS14均含有一个萜类合成酶最保守的基序DDXXD,其中HcTPS12与生姜红没药烯合成酶有89.27%的同源性,而HcTPS14与红球姜倍半萜合成酶基因有59.60%同源性。5、体外功能分析结果表明,重组HcTPS1在体外可催化GPP生成1,8-桉油醇（94.5%）和1种副产物α-蒎烯（5.5%）。重组HcTPS12在体外可催化FPP生成单一产物红没药烯。HcTPS14在体外可催化FPP生成单一产物α-石竹烯。HcTPS14重组蛋白酶随着温度升高催化活性增强,30°C酶催化活性达到最高后随温度升高而催化活性下降;在酶催化反应体系的p H值为7.5时蛋白酶的催化活性最强;Mg2+浓度为30 m M时,酶的催化活性最强,而随着Mg2+浓度进一步的增加会降低酶的催化活性;采用双曲线回归法绘制曲线,HcTPS14蛋白酶的动力学常数（Km）和最大速度(Vmax)分别为12±1.57μM和305.87±15.81 pkat/mg。6、利用荧光定量PCR对姜花中HcTPS1、HcTPS12和HcTPS14进行时空表达特性分析,结果表明,HcTPS1在花、根茎和叶片中均有表达,其表达受到发育的调控,表达量变化与花朵、根茎和叶片精油中1,8-桉油醇的含量变化相一致;HcTPS12只在叶片中表达,其表达受到叶片发育的调控,表达量变化与叶片精油中红没药烯的含量变化相一致;HcTPS14主要在根茎和叶片中表达,其表达受到发育的调控,表达量变化与根茎及叶片精油中α-石竹烯的含量变化相一致。