花瓣顏色是植物吸引授粉者保證生殖成功的一個(gè)主要花性狀,?；ò觐伾谋硇透淖兡軌蛞鸹ㄅc授粉者之間關(guān)系的改變,，從而驅(qū)動(dòng)生殖隔離,，甚至是新物種的形成,。植物中,，以花青素為代表的類(lèi)黃酮色素作用于花色模式的分子調(diào)控機(jī)制已經(jīng)研究得很透徹了,。相比而言，類(lèi)胡蘿卜素及其生物合成基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控如何影響植物花色模式變異的分子基礎(chǔ)還有待深入研究,。北美鵝掌楸（Liriodendron tulipifera）屬于木蘭科鵝掌楸屬植物,，又名郁金香樹(shù),，是一個(gè)比較受歡迎的觀賞園藝樹(shù)種,，其花大而艷麗，形似郁金香,，基部有一條明亮橙色色帶,。但是,，北美鵝掌楸花瓣基部橙色色帶特異性著色的分子機(jī)制還不清楚。

近日,，Horticulture Research在線(xiàn)發(fā)表了南京林業(yè)大學(xué)陳金慧教授課題組題為Transcriptome analysis and metabolic profiling reveal the key role of carotenoids in the petal coloration of Liriodendron tulipifera的研究論文。

該研究結(jié)合非靶向,、靶向代謝組以及轉(zhuǎn)錄組分析方法,，鑒定到了一個(gè)最終導(dǎo)向類(lèi)胡蘿卜素生物合成的通路級(jí)聯(lián)在北美鵝掌楸花發(fā)育過(guò)程中特異性地在花瓣色帶區(qū)域被激活（圖1）,。進(jìn)一步對(duì)北美鵝掌楸及雜交鵝掌楸（花瓣整體被橙黃色色素覆蓋）花瓣中的類(lèi)胡蘿卜素靶向代謝組分析顯示，γ-胡蘿卜素是最有可能作用于北美鵝掌楸花瓣著色的植物色素（圖2）,。通過(guò)對(duì)類(lèi)胡蘿卜素生物合成關(guān)鍵酶基因的表達(dá)譜分析顯示，兩個(gè)胡蘿卜素生物合成限速酶,，即類(lèi)胡蘿卜素異構(gòu)酶（CRTISO）與番茄紅素ε-環(huán)化酶（ε-LCY）是北美鵝掌楸花瓣橙色色帶特異性著色的關(guān)鍵酶（圖3）,。尤其是ε-LCY 基因,，北美鵝掌楸中相比于鵝掌楸（花瓣整體呈綠色,，有黃色的葉脈貫穿其中）多出了至少一個(gè)額外的拷貝，并且雜交鵝掌楸花瓣中只有來(lái)自北美鵝掌楸ε-LCY 拷貝在高表達(dá),，推測(cè)其可能是這兩個(gè)姊妹種花瓣著色模式差異的關(guān)鍵因素（圖4）,。綜上,，本研究為北美鵝掌楸這一重要園藝樹(shù)種的花著色首次提供了代謝和轉(zhuǎn)錄動(dòng)態(tài)圖譜,，有利于未來(lái)對(duì)于該樹(shù)種以花性狀為目標(biāo)的定向育種或以類(lèi)胡蘿卜素合成為目標(biāo)的代謝工程,。

南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院博士生郝兆東為論文的第一作者,南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院陳金慧教授為通訊作者。陳金慧教授專(zhuān)注于林木遺傳育種方面的研究,，其課題組長(zhǎng)期從事鵝掌楸和杉木等林木的細(xì)胞工程,、體胚發(fā)生及林木基因組學(xué)研究。本研究主要受到江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（BE2017376）基金的資助,。

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Horticulture Research是由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)與自然出版集團(tuán)（現(xiàn)Springer Nature）合作創(chuàng)辦的英文期刊,，是Nature旗下唯一的園藝領(lǐng)域?qū),？Ｋ嘘P(guān)于園藝作物的基礎(chǔ)和理論研究都可以投稿,。Horticulture Research 科睿唯安JCR2018影響因子：3.640,，位于園藝一區(qū)（第3/36名），植物科學(xué)一區(qū)（第32/228名）,。2019年中科院期刊分區(qū)（基礎(chǔ)版）：位于園藝小類(lèi)一區(qū),，植物科學(xué)小類(lèi)一區(qū),，農(nóng)林科學(xué)大類(lèi)一區(qū)（Top期刊）。