棉花花瓣色彩多樣化的原因被發(fā)現(xiàn)

近日，中國農業(yè)科學院棉花研究所棉花分子遺傳改良創(chuàng)新團隊揭示了GhRPRS1基因啟動子順式作用元件的自然變異對棉花花瓣顏色多樣性的影響，為直系同源基因的演化提供了新見解，并為通過修飾啟動子策略改良農藝性狀提供了新思路。相關研究成果發(fā)表在《植物生物技術（Plant Biotechnology Journal）》上。

植物通過色彩斑斕的花瓣吸引授粉者，從而提高繁殖成功率，同時花瓣中的黃酮類物質還可以保護花粉免受紫外線的傷害。花瓣顏色不僅是研究近緣物種演化的重要形態(tài)標志，而且是研究同源基因功能分化的重要資源。棉花花瓣顏色極具多樣性，但形成和演化的機制并不清楚。

該研究系統(tǒng)分析了棉屬不同棉種的花瓣顏色，發(fā)現(xiàn)花瓣顏色可能是由最初的紅色逐漸演變成其他顏色，且與棉花的地理分布密切相關。此外，該研究挖掘到了控制紅色花瓣形成的主效基因GhRPRS1。該基因來源于野生二倍體比克氏棉，同時調控花冠和花基斑顏色。進一步研究證實，該基因參與花色苷的轉運，通過調控液泡中花色苷的積累量，進而控制花瓣顏色。該基因啟動子上的順式作用元件缺失導致該基因轉錄活性降低，致使由細胞質向液泡轉運花青素的載體減少，花瓣顏色由紅色變?yōu)辄S色或白色。該基因的編碼序列在棉屬中存在多樣性，但在花瓣顏色形成中該基因卻具有功能保守性，表明啟動子變異造成了花瓣顏色表型的變化。研究結果對于揭示植物花色形成演化及同源基因功能分化具有重要意義。

該研究得到了河南省杰出青年基金、國家重點研發(fā)計劃、河南省重點研發(fā)計劃和中國農業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程等項目的支持。（通訊員 梁冰）