近日，我校園林學(xué)院城市林業(yè)團(tuán)隊(duì)在紫丁香花瓣褪色分子機(jī)制方面取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在園藝領(lǐng)域知名期刊Horticulture Research。

據(jù)悉，花色對(duì)于花卉不僅具有重要的生理生態(tài)功能，同時(shí)也是重要的觀賞性狀，是影響花卉觀賞和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的關(guān)鍵因素。紫丁香（Syringa oblata）為木犀科（Oleaceae）丁香屬（Syringa）花灌木，是世界著名的庭院觀賞樹(shù)種之一，雅致的紫色花瓣是其最突出的特征。隨著紫丁香花的發(fā)育，紫色逐漸變淺，出現(xiàn)褪色現(xiàn)象。前期的多組學(xué)聯(lián)合分析表明，這種褪色過(guò)程是由于花青素含量的降低所致，涉及花青素的合成調(diào)控，但其中的機(jī)制尚不明晰，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探究紫丁香花青素合成減少的分子調(diào)控機(jī)制，對(duì)于理解植物花瓣褪色的原因和機(jī)理具有重要意義。

UDP-葡萄糖:類黃酮3-O-葡萄糖轉(zhuǎn)移酶（UFGT）在花青素的穩(wěn)定形成中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。本研究首先在多組學(xué)聯(lián)合分析的基礎(chǔ)上，篩選出了與花青素合成密切相關(guān)的SoUFGT1，將其在紫丁香葉片和花瓣中瞬時(shí)過(guò)表達(dá)可導(dǎo)致出現(xiàn)顯著的花青素積累表型（葉片由綠變紅，花瓣顏色變深），而在花瓣中沉默該基因，花色變淺，表明SoUFGT1介導(dǎo)了花青素的合成。

圖1 SoUFGT1介導(dǎo)紫丁香花青素合成

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探究其中的分子調(diào)控機(jī)制，基于基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)及轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，篩選到三個(gè)與SoUFGT1表達(dá)密切相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，SoMYB44、SobHLH130和SoNAC72，分別在紫丁香葉片、花瓣和愈傷組織中進(jìn)行功能驗(yàn)證，均證明三個(gè)轉(zhuǎn)錄因子正調(diào)控花青素的合成。最后，通過(guò)Y1H和Dual-LUC實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，SoMYB44能直接激活SoUFGT1的表達(dá)，促進(jìn)花青素的積累，而SoNAC72則結(jié)合SoMYB44基因的啟動(dòng)子，激活其表達(dá)；利用Y2H和BiFC實(shí)驗(yàn)明確了SobHLH130與SoMYB44存在互作關(guān)系，形成了SoNAC72-SoMYB44/SobHLH130模塊通過(guò)SoUFGT1基因調(diào)控花青素合成的信號(hào)途徑。

研究發(fā)現(xiàn)，隨著紫丁香花發(fā)育，SoNAC72與SobHLH130基因的表達(dá)量下降，引起SoMYB44基因轉(zhuǎn)錄本的減少，進(jìn)而削弱了對(duì)SoUFGT1的轉(zhuǎn)錄調(diào)控能力，導(dǎo)致花青素含量降低，紫丁香花瓣呈現(xiàn)褪色現(xiàn)象。這一研究不僅初步揭示了紫丁香花瓣褪色的調(diào)控機(jī)制，也為其花色分子育種提供了依據(jù)。

圖2 SoNAC72-SoMYB44/SobHLH130調(diào)控紫丁香花瓣褪色模式圖

園林學(xué)院碩士研究生汪進(jìn)萱和已畢業(yè)碩士研究生王鑫為論文的共同第一作者，胡增輝教授和吳靜副教授為論文的通訊作者，博士生馬波參與了此項(xiàng)工作，冷平生教授對(duì)此研究進(jìn)行指導(dǎo)，植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院田佶教授團(tuán)隊(duì)對(duì)此研究給予大力支持和幫助。

園林學(xué)院城市林業(yè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，團(tuán)隊(duì)將緊密?chē)@“落實(shí)教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要，推動(dòng)學(xué)校事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”主題主線，以“實(shí)干創(chuàng)先年”為抓手，不斷提升科研攻關(guān)能力，產(chǎn)出高水平科研成果，持續(xù)提升人才自主培養(yǎng)質(zhì)量，為加快建設(shè)國(guó)內(nèi)一流國(guó)際知名都市農(nóng)林特色高水平應(yīng)用型大學(xué)貢獻(xiàn)智慧和力量。