西北牡丹“书生捧墨”。图片来源：中国科学院植物研究所

近日，中国科学院植物研究所芍药科多样性与种质创新研究团队与合作者全面解析了西北牡丹花瓣花青素苷合成的分子调控机制。相关成果发表于《园艺研究》。

植物花瓣上呈现的色斑或条纹图案被称为呈色模式，不同科属物种的呈色模式具有丰富的多样性。西北牡丹花瓣基部有一个具有一定形态且边缘清晰的彩色色斑，是其特异的呈色模式。

研究团队以西北牡丹“书生捧墨”为研究材料，全面探究了西北牡丹色斑形成的分子机制。

他们发现，花青素苷仅在“书生捧墨”花瓣的斑内积累，而黄酮苷主要在斑外积累，是造成花瓣斑内外差异呈色的原因。类黄酮代谢途径上的酶基因PrF3H、PrDFR、PrANS在斑内特异高表达而在斑外沉默，是决定色素差异合成的关键酶基因。其中，花青素苷合成的早期酶基因受两个R2R3-MYB协同调控，而晚期酶基因均受一个关键的SG6成员PrMYBa3激活，PrMYBa3与两个PrbHLH协同作用，激活斑内花青素苷合成途径。R2R3-MYB对牡丹花瓣中类黄酮合成途径的调控有明确的功能分化，也有很高的保守性。

他们发现，这些正调控因子基因并未与3个酶基因建立共表达模式，可能无法直接调控酶基因在斑内外差异表达。研究人员还发现，斑内、斑外PrF3H、PrANS启动子关键区域的甲基化水平具有显著差异，高丰度的甲基化修饰可能介导关键酶基因PrF3H、PrANS斑外沉默。

相关论文信息：https://doi.org/10.1093/hr/uhad100

（原载于《中国科学报》 2023-08-02 第4版 综合）