Page 131 - 《广西植物》2025年第12期

１２ 期 汪弋碧等: 不同土壤条件对帕米尔报春花色多态的影响以及转录组学分析 ２ ２ ７ ３

光的主要色素( Ｒｅｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎮ 因为传粉者难 色的形成有哪些候选基因及代谢通路ꎮ 本研究聚
以将绿色的花与绿色的叶子背景区分开ꎬ所以高 焦于土壤环境差异对帕米尔报春花颜色的影响及
叶绿素含量的花在 野 外 较 为 少 见 ( Ｚｈｅｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ 其转录组学分析ꎬ相关结果将揭示其不同土壤条
２０２２)ꎮ 甜菜素是一种水溶性色素ꎬ因其与植物中 件对花色形成的作用及其分子机制ꎬ为花色多态
分布最广泛的花青素相互排斥且仅存在于少数几 高山花卉培育及报春花属植物花色分化的分子机

种植物的汁液中ꎬ所以较为罕见( Ｔｉｍｏｎｅｄａ ｅｔ ａｌ.ꎬ 制研究提供理论依据ꎮ
２０１９ꎻ Ｚｈａｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎮ 因此ꎬ花色研究更多聚
焦于花青素及类胡萝卜素的合成途径及其相关基 １ 材料与方法

因(Ａｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３ꎻ Ｘｉａｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２３)ꎮ
花青素生物合成途径( ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ １.１ 研究材料与研究地点概况
ｐａｔｈｗａｙꎬ ＡＢＰ) 受结构基因和调控基因的共同影 帕米尔报春隶属于报春花科( Ｐｒｉｍｕｌａｃｅａｅ) 报

响ꎮ 其中ꎬ结构基因分为早期生物合成基因( ｅａｒｌｙ 春花属(Ｐｒｉｍｕｌａ)ꎬ是一种花色多态二型花柱植物
ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｇｅｎｅｓꎬ ＥＢＧｓ)(如 ＰＡＬ、ＣＨＳ、ＣＨＩ、Ｆ３Ｈ、 (图 １)ꎮ 该物种分布于我国的天山南坡、阿尔金
Ｆ３’Ｈ、 Ｆ３’５’Ｈ ) 和 晚 期 生 物 合 成 基 因 ( ｌａｔｅ 山、昆仑山和东帕米尔( 阿克陶、乌恰、塔什库尔
ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｇｅｎｅｓꎬ ＬＢＧｓ)ꎬ二者共同参与花青素的 干)ꎬ以及西帕米尔( 吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、
合成过程( Ｚｈａｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎮ 调控基因则通过 阿富汗)等地的高山环境中ꎬ主要生长在沼泽化草
ＭＹＢ、ｂＨＬＨ 和 ＷＤ４０ 家族控制结构基因的表达方 甸、河漫滩、淡水湖边等高海拔(２ ５００ ~ ４ ２００ ｍ)
式ꎬ这些转录因子在复合物 ＭＹＢ￣ｂＨＬＨ￣ＷＤＲ 中起 多水环境(艾沙江阿不都沙拉木等ꎬ２０２４)ꎮ
作用ꎬ可以上调 ＤＦＲ 等晚期花青素生物合成基因 本研究于中国帕米尔高原阿克陶县布伦口乡
的表 达 ( Ｓｈｅｅｈａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２)ꎮ 例 如ꎬ转 录 因 子 卡拉库勒湖周边慕士塔格峰与公格尔九别峰相邻
ＰｄＭＹＢ３０ 与结构基因 ＣＨＳ、ＣＨＩ 和 ＤＦＲ 在滇牡丹 处的沼泽化草甸的自然种群中开展ꎮ 观测点地理
(Ｐａｅｏｎｉａ ｄｅｌａｖａｙｉ)花瓣的 Ｂ￣Ｓ１ 阶段因高表达而呈 坐标为 ７５°０７′ Ｅ、３８°４５′ Ｎꎬ海拔为 ３ ６００ ｍꎬ属于
正相关ꎬ共 同 促 进 花 瓣 色 斑 的 形 成 ( 李 海 清 等ꎬ 沼泽化草甸高山ꎮ 该区域昼夜温差大ꎬ空气稀薄ꎬ
２０２５)ꎮ 此外ꎬＭＹＢ 和 ｂＨＬＨ 转录因子通过识别特 多风强紫外线ꎬ属于典型的严寒强烈的温带大陆
定 的 ＤＮＡ 结 合 位 点 调 控 靶 基 因 的 表 达ꎬ 如 性气候ꎮ
ＨａｎＭＹＢ１ 通过直接激活 ＵＦＧＴ 基因的表达ꎬ在花 １.２ 研究方法
青素代 谢 调 节 中 发 挥 正 向 调 控 作 用 ( Ｍａ ｅｔ ａｌ.ꎬ １.２.１ 不同颜色花花冠的定量测量 本研究采用
２０２４)ꎮ 结构基因及调控基因在花色多态植物种 配备 ＤＨ￣２０００ 光 源 的 光 谱 仪 ( ＵＳＢ Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ
内花色变异中的作用研究具有重要的实践和理论 ２０００＋)对不同颜色花的花冠反射光谱特性进行测
意义 ꎮ 量ꎮ 在 １ ｈ 内ꎬ从 ３ 个独立个体中各采集 １ 朵花ꎬ
帕米尔报春(Ｐｒｉｍｕｌａ ｐａｍｉｒｉｃａ )是一种花色多 每个颜色各采集 ３ 朵花ꎮ 测量前ꎬ先以标准反射
态的二型花柱植物ꎬ也是公认的三大高山花卉之 板为参考进行校正ꎬ随后依次测量明度(Ｌ 值ꎬ表
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一ꎮ 该物种在自然分布区内是优势种及旗舰种ꎬ 示颜色亮度)、红绿平衡( ａ 值ꎬ正值偏红、负值偏
自然种群中存在紫色、浅紫色、浅白色、白色 ４ 种 绿)及黄蓝平衡(ｂ 值ꎬ正值偏黄、负值偏蓝)ꎮ 每
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颜色花植株( 图 １)ꎮ 其中ꎬ紫色和浅紫色花植株 组样本量为 ３ꎬ每个样品测量 ３ 次并取平均值ꎮ 测
多生长在较干旱的小坡上方ꎬ而白色和浅白色花 量期间保持探针与花朵表面呈 ４５°ꎬ并确保探针与
植株则出现在较潮湿的小坡下方ꎻ同时ꎬ不同颜色 花冠表面的距离恒定为约 ２ ｍｍꎮ
花植株在种群内的出现频率及各花色植株根系周 １.２.２ 不同颜色花植株根系周边土壤环境条件的
边水分和土壤元素间存在差异ꎮ 这一特性使其成 观测 在自然种群中ꎬ采用烘干称重法对不同颜

为探究环境－基因互作驱动花色分化的理想模型ꎮ 色花植株根系周边土壤的含水量及元素含量进行
基于此ꎬ提出以下科学问题:( １) 不同土壤条件 测定ꎮ 先 随 机 选 取 不 同 颜 色 长 短 花 柱 植 株 各 ６
(土壤含水量和微量元素含量) 如何影响帕米尔报 株ꎬ采集植株根系周边 １０ ｃｍ 范围内的土壤ꎬ将采
春的花色多态性ꎻ(２) 在分子层面ꎬ帕米尔报春花 集的土壤经标准筛网过筛处理后ꎬ装入铝盒中保