Page 15 - 《广西植物》2025年第4期

４ 期 李海清等: 滇牡丹花瓣色斑形成的分子机制研究 ６ ２ ９

ａｎｄ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｃｏｌｏｕｒ ｓｐｏｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｐ. ｄｅｌａｖａｙｉ ｗｅｒｅ ｓｃｒｅｅｎｅｄ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１)
Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｙｉｅｌｄｅｄ ６３ ９８１ Ｕｎｉｇｅｎｅｓ ｗｉｔｈ ａｎ ａｖｅｒａｇｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ８０５ ｂｐꎬ ａｎｄ ６８.２４％ ｏｆ ｔｈｅｓｅ Ｕｎｉｇｅｎｅｓ
ｗｅｒｅ ａｎｎｏｔａｔｅｄ. Ａ ｔｏｔａｌ ｏｆ １９ ４９６ ＤＥＧｓ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄꎬ ｏｆ ｗｈｉｃｈ ４１ ＤＥＧｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ
ＤＦＲꎬ ＣＨＳꎬ ａｎｄ ＣＨＩ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｇｅｎｅｓ ｓｈｏｗｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ. Ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ３７ ＭＹＢ
ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓꎬ ｏｎｅ Ｒ２Ｒ３￣ＭＹＢ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒꎬ ＰｄＭＹＢ３０ꎬ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｏ ｐｌａｙ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ
ｃｏｌｏｕｒ ｓｐｏｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ. (２) Ｔａｒｇｅｔｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＵＰＬＣ￣ＭＳ/ ＭＳ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ４４ ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ. (３)
Ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ＤＥＧｓ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｂｙ ＲＮＡ￣ｓｅｑ ｗｅｒｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｑＲＴ￣ＰＣＲ ｒｅｓｕｌｔｓ. Ｉｎ ｓｕｍｍａｒｙꎬ ｔｈｅ ｃｏｌｏｕｒ
ｓｐｏｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐ. ｄｅｌａｖａｙｉ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎｓ. Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ＰｄＭＹＢ３０ ｉｓ ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ
ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｇｅｎｅｓ ＣＨＳꎬ ＣＨＩꎬ ａｎｄ ＤＦＲ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｙｅｌｌｏｗ ｆｌｏｗｅｒ ｗｉｔｈ ｒｅｄ ｓｐｏｔ ｂｕｄ ｓｔａｇｅ (Ｂ￣Ｓ１) ｄｕｅ ｔｏ
ｔｈｅｉｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｈｉｇｈ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌｓ. Ｉｔ ｉｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｔｈａｔ ＰｄＭＹＢ３０ ｍａｙ ａｃｔ ａｓ ａ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｉｎ ｔｈｅ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ
ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｐａｔｈｗａｙꎬ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｇｅｎｅｓ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓꎬ ｔｈｅｒｅｂｙ
ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ. Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｂｒｅｅｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｐ. ｄｅｌａｖａｙｉ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｐａｅｏｎｉａ ｄｅｌａｖａｙｉꎬ ｃｏｌｏｕｒ ｓｐｏｔ ｆｏｒｍａｔｉｏｎꎬ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅꎬ ｍｅｔａｂｏｌｏｍｅꎬ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｇｅｎｅｓ
(ＤＥＧｓ)

芍药属植物作为世界范围内享有盛誉的观赏 种材料和基因资源具有极高的保护和研究价值
植物ꎬ其来源于中国ꎬ拥有源远流长的栽培历史和 (史倩倩ꎬ２０１５)ꎮ 根据其花瓣颜色和色斑形状ꎬ仍
育种 传 统 ( Ｚｈｏｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４ )ꎮ 牡 丹 ( Ｐａｅｏｎｉａ 能将它们划归到一个容易辨认的类别中( 李想ꎬ
ｓｕｆｆｒｕｔｉｃｏｓａ)是中国最著名的传统花卉之一ꎬ以其 ２０１９)ꎮ 然而ꎬ目前尚无法通过传统的杂交方法来
花朵硕大、色彩鲜艳、造型独特而闻名于世界各 繁殖具有特定色斑的牡丹品种ꎮ 因此ꎬ研究滇牡
地ꎮ 目前ꎬ全球有超过 ２ ０００ 个品种具有各种花瓣 丹的色斑产生的分子机制ꎬ为今后进行精准的牡
色素图案ꎬ如斑点、条纹和更复杂的图案ꎮ 色斑指 丹品质选择和培养提供了重要参考依据ꎮ
在花瓣的不同位置出现的具有特定纹络、图案的 花瓣及其色斑颜色变化通常由花青素积累的
异色斑点和条纹ꎬ色斑作为花色的一种特殊表现 种类和浓度决定( Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００４)ꎮ 花青素在
类型ꎮ 其大小、颜色和分布不仅对牡丹的观赏价 牡丹花瓣基部大量积累而导致色斑形成(Ｚｈａｎｇ ｅｔ
值有重要影响ꎬ而且对传粉动物具有一定吸引力ꎬ ａｌ.ꎬ ２００７)ꎮ 花瓣基部色斑不仅在物种繁育上发
进而会对牡丹的繁殖产生一定影响( 张艳丽等ꎬ 挥重要作用ꎬ而且还具有重要的观赏和商业价值ꎬ
２０１１)ꎮ 在牡丹组植物中ꎬ两种野生物种 Ｐ. ｒｏｃｋｉｉ 但其 形 成 机 理 的 研 究 却 鲜 有 报 道 ( Ｌｕａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ
和滇牡丹(Ｐ. ｄｅｌａｖａｙｉ)产生带有色斑的花瓣ꎬ因花 ２０２３)ꎮ 花青素作为植物中重要的次生代谢产物ꎬ
瓣色斑的显性遗传性状可以在其后代中观察( Ｓｈｉ 花瓣色斑呈色是一个非常复杂的生物学过程ꎬ既
ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎮ 滇牡丹被列入国家二级重点保护 受到环境因素的影响ꎬ也与植物体内的花色素合
野生植物( 李奎ꎬ２０１４)ꎬ它们分布于中国西南山 成代 谢 过 程 紧 密 相 关 ( Ｔａｎａｋａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００８ )ꎮ
地ꎬ以云南的西北部为其分布中心ꎬ生长于海拔 Ｙａｍａｇｉｓｈｉ 等(２０１３)研究表明ꎬ花瓣及其色斑的形
１ ９００ ~３ ６００ ｍ 的山地树林边缘、山地阳坡及草坪 成受到遗传控制ꎬ然而其分子机制尚不完全清楚ꎮ
上ꎮ 其花瓣颜色多样ꎬ从白到红ꎬ再到紫ꎬ每一种 在花瓣中ꎬ一个或多个花青素结构基因的转录变
颜色都会产生一系列的渐变且在花瓣基部会出现 异会导致色斑的颜色生成ꎬ与非色斑区相比ꎬ花青
一些深浅、大小各异的色斑( 刘磊等ꎬ２０１９)ꎮ 因 素是色斑区的主要色素( Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００７)ꎮ 研
此ꎬ滇牡丹花瓣表型上形态和颜色极为丰富ꎬ色斑 究显示 ＣＨＳ、Ｆ３Ｈ、ＤＦＲ 和 ＡＮＳ ４ 个花青素生物合
作为植物花瓣进化的显著特征ꎬ不仅反映了自然 成相关基因在牡丹品种‘ Ｊｉｎｒｏｎｇ’ 的紫色斑点区域
选择的影响ꎬ也是人工培育中追求的重要方向ꎬ对 显著高表达( Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１５)ꎬ同样牡丹品种
现代 花 卉 产 业 的 蓬 勃 发 展 具 有 深 远 的 意 义 ‘Ｐａｅｏｎｉａ ｒｏｃｋｉｉ’中的 ＰｒＭＹＢ５ 转录因子激活 ＰｒＤＦＲ
(Ｃｏｏｌｅｙ ＆ Ｗｉｌｌｉｓꎬ ２００９)ꎬ同时作为培育新品种育 基因ꎬ促进了色斑的生成(Ｓｈｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎮ 这些