HmF35H基因调控绣球花色转变的机制OA

通过揭示绣球花萼颜色转变的关键基因及其调控机制,为绣球栽培及花色育种提供重要理论依据。对待现蕾期的2加仑规格无尽夏绣球,采用含0、3mmol/LAl_(2)(SO_(4))_(3)的霍格兰营养液(pH值4.5)进行不同浓度铝处理。于盛花期采集绣球红[0mmol/LAl_(2)(SO_(4))_(3)]、蓝[3mmol/LAl_(2)(SO_(4))_(3)]花色植株的花萼样品测定铝含量,同时取根、茎、叶、花萼组织进行转录组测序。通过生物信息学方法筛选差异表达基因进行功能富集分析,并结合病毒诱导基因沉默(VIGS)等基因功能验证技术,系统研究绣球花萼颜色变化的分子机制。结果表明,铝离子在蓝色花萼中的累积量(246mg/g)显著高于红色花萼(0.55mg/g)中。对红色和蓝色花萼绣球的不同组织部位进行转录组测序,分别在根、茎、叶、花萼中鉴定出1443、818、476、342个特有差异基因。对不同组织部位的差异基因进行GO和KEGG富集分析,结果表明,蓝色绣球在多个组织中均表现出显著的转录组特征差异,其中花萼中的特异性差异基因显著富集于苯丙烷类生物合成通路。联合转录组和qPCR分析表明,花青素合成通路中的关键调控点类黄酮3,5-羟化酶基因(HmF35H)在蓝色萼片中特异性表达,与红色萼片相比,该基因表达量显著上调。利用病毒诱导基因沉默技术对HmF35H1基因功能进行验证,结果表明外源添加铝离子处理下,HmF35H基因抑制株系(TRV::HmF35H1)的花色呈红色,从而证实HmF35H基因是铝离子诱导绣球花萼蓝色形成的关键基因。本研究基于转录组学和VIGS技术,发现铝离子通过激活苯丙烷代谢通路中关键基因HmF35H的表达,驱动绣球花萼中花青素修饰过程,从而实现花萼颜色由红向蓝的转变,为绣球栽培及定向花色育种奠定了理论基础与技术支撑。