莲，中国十大传统名花之一，具有很高的观赏价值。莲花的颜色是决定莲观赏品质的重要性状，然而莲花的花期短，开后花色变淡，直接影响其观赏质量。为了探究莲花色衰退的机制，提高莲的观赏性，中国科学院武汉植物园的莲种质资源与遗传育种学科组开展了莲花色衰退的机理研究，研究成果以“Color fading in lotus (Nelumbo nucifera) petals is manipulated both by anthocyanin biosynthesis reduction and active degradation”为题发表于国际期刊Plant Physiology and Biochemistry。
该研究以具有花色快速褪色特点的莲品种“秋三色”为材料，分析了“秋三色”花瓣在4个发育阶段的转录谱，并结合表型以及关键酶活结果，初步揭示了莲花色衰退的分子机理。研究发现，5种花色苷的含量随着花瓣颜色的衰退而降低；花瓣pH值在发育初期呈上升趋势，在S3时期（开花后第二天）达到峰值；褪色过程中，丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性增加；关键花青素合成基因CHS、F3H、ANS、UFGT以及转录因子调控因子MYB、WRKY和bHLHs的表达模式与花青素积累模式相关；氧化还原酶和水解酶相关基因在褪色过程中差异表达。此外，一些与花青素降解和液泡pH调节相关的基因(包括过氧化物酶、质子泵调节因子WRKY3和MYB5-like)在开花后期显著上调。本研究首次揭示了莲花花瓣褪色的动态转录过程，为改善荷花颜色、提升荷花观赏性提供了候选基因和理论基础。
以上研究由中国科学院武汉植物园的莲种质资源与遗传育种学科组完成，刘娟助理研究员为论文的第一作者，杨美研究员为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金(31772353, 31872136)，中国科学院生物资源计划(KFJ-BRP-007-009)，中国科学院前沿科学重点研究计划（QYZDB-SSW-SMC017)的资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0981942822001425?dgcid=coauthor
图1 “秋三色”花瓣中花青素含量的变化
图2 莲花花瓣变色的分子机制模型
