蓮，中國十大傳統名花之一，具有很高的觀賞價值。蓮花的顏色是決定蓮觀賞品質的重要性狀，然而蓮花的花期短，開后花色變淡，直接影響其觀賞質量。為了探究蓮花色衰退的機制，提高蓮的觀賞性，中國科學院武漢植物園的蓮種質資源與遺傳育種學科組開展了蓮花色衰退的機理研究，研究成果以“Color fading in lotus (Nelumbo nucifera) petals is manipulated both by anthocyanin biosynthesis reduction and active degradation”為題發表于國際期刊Plant Physiology and Biochemistry。
該研究以具有花色快速褪色特點的蓮品種“秋三色”為材料，分析了“秋三色”花瓣在4個發育階段的轉錄譜，并結合表型以及關鍵酶活結果，初步揭示了蓮花色衰退的分子機理。研究發現，5種花色苷的含量隨著花瓣顏色的衰退而降低；花瓣pH值在發育初期呈上升趨勢，在S3時期（開花后第二天）達到峰值；褪色過程中，丙二醛(MDA)含量和過氧化物酶(POD)活性增加；關鍵花青素合成基因CHS、F3H、ANS、UFGT以及轉錄因子調控因子MYB、WRKY和bHLHs的表達模式與花青素積累模式相關；氧化還原酶和水解酶相關基因在褪色過程中差異表達。此外，一些與花青素降解和液泡pH調節相關的基因(包括過氧化物酶、質子泵調節因子WRKY3和MYB5-like)在開花后期顯著上調。本研究首次揭示了蓮花花瓣褪色的動態轉錄過程，為改善荷花顏色、提升荷花觀賞性提供了候選基因和理論基礎。
以上研究由中國科學院武漢植物園的蓮種質資源與遺傳育種學科組完成，劉娟助理研究員為論文的第一作者，楊美研究員為通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金(31772353, 31872136)，中國科學院生物資源計劃(KFJ-BRP-007-009)，中國科學院前沿科學重點研究計劃（QYZDB-SSW-SMC017)的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0981942822001425?dgcid=coauthor
圖1 “秋三色”花瓣中花青素含量的變化
圖2 蓮花花瓣變色的分子機制模型
