桃花著色源于花青素的積累,桃花雜色表型(同樹齊開紅花、白花,詳見下圖)具有重要的觀賞價值。武漢植物園程鈞博士在韓月彭研究員指導下,克隆了控制桃花雜色表型基因Riant,該基因編碼一種花青素轉運體,負責將花青素向液泡中轉運。在白花枝條中,該基因編碼區由于兩個堿基的插入引起了移碼突變,基因功能喪失成了假基因(命名為riant),導致花青素無法向液泡中轉運、積累,花瓣呈白色。有趣的是,研究發現riant基因上述突變位點易發生幾個堿基的缺失或插入,形成大家熟悉的芽變,且該芽變頻率很高,其中紅花芽變歸結于下列兩種變異:riant基因缺失2個堿基或插入1個堿基,以第一種變異最為常見。這兩種變異都會導致基因編碼框恢復正常,能夠行使正常功能,使得花青素能夠向液泡中轉運、積累,花瓣呈紅色。此外,riant基因突變可在花芽不同發育階段發生,并在表皮細胞(L1層)及其下層(L2)形成不同嵌合體,導致桃花呈現多種雜色表型。
該成果以于9月10日發表于Journal Experimental Botany。本研究得到863和國家基金資助,研究結果不僅促進了人們對果樹芽變機理的認識,而且也為植物色澤性狀遺傳改良以及突變創制提供了新的技術與思路。
桃花雜色表型性狀示意圖