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  • 张启翔教授团队基于转录组和代谢组联合分析揭示朱砂梅木质部红色性状的形成机制
    来源:        作者:       浏览次数:   发表时间(2022-05-09)

      梅花位居中国十大名花之首,有“花魁”之美誉,是我国著名的早春木本观赏植物。朱砂梅(Prunus mume var. purpurea),俗称“骨里红”,是木质部呈粉红色或紫红色的一类特殊品种,花瓣艳丽,香气宜人,在美化城乡生态环境中发挥着重要作用。目前,朱砂梅木质部特异呈色机制和遗传机理尚不清楚。

      近日,Frontiers in Plant Science在线发表了北京林业大学国家花卉工程技术研究中心张启翔教授团队题为Integration of transcriptome and metabolome reveal the formation mechanism of red stem in Prunus mume的研究论文。该研究以朱砂品种‘乌羽玉’(WYY)和绿萼品种‘飞绿萼’(FLE)为材料,结合转录组测序和代谢组学联合分析,挖掘出朱砂梅的特征花青素成分及关键差异表达基因。通过广泛靶向代谢组学鉴定出778种代谢物,其中差异代谢物256种,差异花青素苷14种,利用高效液相色谱法定量分析证实矢车菊素芸香糖苷和矢车菊素3,5-0-双葡萄糖苷是导致朱砂梅木质部呈现红色的主要代谢物。通过转录组分析筛选出392个差异表达基因(DEG),KEGG聚类结果显示DEG在苯丙烷和类黄酮代谢途径中显著富集,花青素生物合成途径中DFRUFGTGST等基因显著上调表达,木质素合成途径中HCTC3HFLS等基因显著下调表达。应用典型相关分析发现类黄酮-花青素生物合成通路相关的基因在WYY中显著富集,其中DFRFLS的表达比例可能影响WYY茎中代谢平衡。此外,MYB和NAC等家族的转录因子及糖和激素代谢途径中存在一些显著上调表达的基因,这些结果为揭示朱砂梅木质部色素积累和分子调控机制提供了全面的认识。

      北京林业大学国家花卉工程技术研究中心张启翔教授、郑唐春副教授为该论文通讯作者,博士生邱丽珂为该论文的第一作者,本研究在国家自然科学基金和北京市共建专项等项目的资助下完成。

      1 朱砂品种‘乌羽玉’(WYY)和绿萼品种‘飞绿萼’(FLE)差异代谢物

      2 朱砂梅茎色形成机理模型图

      论文链接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.884883/full