兰科植物花色形成的分子机制取得新进展

中国林业网3月5日讯 卡特兰栽培种KOVA的花在成熟期时萼片和侧瓣显白粉色，上唇瓣显紫红色，下唇瓣显黄色（图1a）。其显红色和黄色的色素分别为花色苷（红色）和类胡萝卜素（黄色；图1b）。然后研究人员通过结合花发育形态解剖观察（图1c）、转录组分析和代谢组分析（图1d），明确了红色贡献者主要为矢车菊苷及黄色贡献者主要为叶黄素和α-胡萝卜素。

色素在花瓣不同区域的不均衡分布导致了花色图案的形成，它不仅能够帮助植物吸引传粉者，还是许多观赏花卉的重要观赏性状。大部分植物的萼片为绿色，这在一定程度上限制了这些植物花色图案的多样性。但是，兰科植物的萼片和由花瓣特化出的唇瓣通常拥有丰富的颜色，从而使兰科植物的花色图案拥有丰富的多样性。尽管色素在花瓣中的形成机制在许多植物中得到了报道，但是花色图案由不同种类的色素在萼片和花瓣不同区域的特异性积累所形成的机制还没有被系统地描述过。

2月28日，由林业所花卉育种与栽培团队牵头在Nature出版集团的新期刊Communications Biology发表文章“New insight into the molecular mechanism of colour differentiation among floral segments in orchids”。该研究以卡特兰栽培种‘KOVA’（RhyncholaeliocattleyaBeauty Girl‘KOVA’）为研究对象，利用二代和三代转录组测序分析、广泛靶向代谢组分析、瞬时过表达和突变体分析等阐述了兰科植物花色图案的形成过程和机制，并提出了新的见解。该研究结果丰富了我们对花色形成机制的了解，并为日后植物的花色进化研究和兰科植物的花色改良育种提供了重要的信息。林业所李柏君博士研究生为该论文的第一作者，王雁研究员和福建农林大学刘仲健教授为共同通讯作者。