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月季红双喜花瓣变色的化学基础及比较转录组分析
张和臣, 王慧娟, 李艳敏, 高杰, 袁欣, 王利民, 王校晨, 赵银鸽, 符真珠
植物学报    2022, 57 (5): 649-660.   DOI: 10.11983/CBB22049
摘要   (845 HTML24 PDF(pc) (5737KB)(555)  

月季(Rosa hybrida)花色丰富, 是世界著名的观赏花卉。月季红双喜因其花瓣的变色特性而在市场上广受欢迎。该研究通过类黄酮和类胡萝卜素靶向代谢并结合转录组分析, 发现红双喜的黄色花瓣呈色主要源于叶绿素、类胡萝卜素以及类黄酮的积累, 红色花瓣呈色主要是花青素苷积累增加且糖苷化的结果。花青素苷合成关键基因CHIANSUFGT, 以及R2R3-MYB家族的AN2-like成员在红色花瓣中的强烈表达是花青素苷积累的分子基础; 类胡萝卜素成分改变及相关基因的表达变化在红双喜花瓣变色过程中也起重要作用, 并且miRNA156可能参与其调控过程。该研究揭示了月季红双喜花瓣变色的分子和化学基础, 研究结果为观赏植物花色分子设计育种提供了重要理论依据。



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图5 月季红双喜不同呈色花瓣中差异表达R2R3-MYB基因和类黄酮调控相关R2R3-MYB基因进化分析(A)及R2R3-MYB相关基因的表达热图(B)
Y和R同表2。*代表与花青素苷合成调控相关的R2R3-MYB基因。
正文中引用本图/表的段落
研究表明, 以R2R3-MYB为核心、MBW为单元的分子模块是植物类黄酮/花青素苷合成调控的重要方式; 与类黄酮调控相关的R2R3-MYB基因包括SG5、SG6、SG7和SG20等亚家族成员。对月季红双喜花瓣中的转录组进行分析, 共发现334个与MYB相关的转录本(Pfam数据库注释结果), 其中10个出现差异表达。将10个鉴定到的差异表达R2R3-MYB基因与月季基因组中类黄酮调控相关R2R3-MYB基因进行聚类分析, 结果表明LOC112189515、LOC112189516、LOC112172082、LOC112183574、LOC112169550和LOC112189312等属于SG5, LOC112186121、LOC112200243、LOC112193894、LOC112185634和LOC112180306五个基因成员属于SG6, LOC112- 175573和LOC112200214属于SG7, LOC112182- 064和LOC112202422属于SG20 (图5A)。对这些R2R3-MYB基因在红双喜不同呈色花瓣中的表达属性构建热图, 发现与花青素苷合成调控相关的SG6成员中有3个基因显著上调, 并将其命名为AN2-like (图5B)。
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