蓮作為蓮科蓮屬多年生草本水生植物,是我國重要的水生觀賞花卉之一。蓮具有紅、白、黃、粉紅等不同花色,但關于蓮花瓣著色機理的研究較少。水生植物基因組學與遺傳育種學科組鄧嬌博士在楊平仿研究員的指導下,利用武漢植物園豐富的蓮種質資源開展蓮花瓣著色機理的研究,并取得相關研究進展。
通過對蓮紅色和白色兩種花色的花瓣進行比較蛋白質組學研究,發現在88種蛋白質的表達量在兩種花色的花瓣中顯著差異表達。通過對差異表達的蛋白質進行功能分類發現,4種參與花青素合成的酶包括黃酮-3-羥基化酶、花青素合酶、花青素-3-O-葡萄糖轉移酶和谷胱甘肽轉移酶被鑒定。通過進一步分析這4個酶在兩種花瓣的基因表達水平,推測花青素合酶可能是導致花青素在蓮花瓣中合成和積累的關鍵基因。另外發現在兩種花色的花瓣中花青素合酶基因啟動子區域甲基化程度存在顯著不同,推測該基因通過控制啟動子區域甲基化水平調節其在花青素合成途徑中的功能。相關研究結果已整理成文,并發表在Plant and Cell Physiology 雜志。
圖1 :兩種花瓣橫切;圖2:蛋白質組學鑒定到4種參與花青素合成途徑的酶(紅色標注)