基于转录组学分析溪畔杜鹃花瓣彩斑形成机制研究
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摘 要杜鹃花作为园林绿化的重要观赏植物，其花色育种周期长且传统方法效果有限，亟需通过基因工程手段定向培育新优品种。本研究以溪畔杜鹃（Rhododendron rivulare Kingdon-Ward）为研究对象，基于转录组学分析其花瓣彩斑形成的分子机制，旨在揭示彩斑性状的遗传调控网络，为观赏植物花色改良提供理论支持。本研究通过观测不同发育阶段溪畔杜鹃花瓣花斑部位（R1）、花斑上部（R2）和非彩斑部（R3）的颜色变化，以及不同发育阶段R1、R2、R3三个部位的色素细胞分布，结合转录组测序技术筛选差异表达基因及转录因子，重点关注类黄酮色素合成途径的关键基因（如PAL、CHS、DFR、ANS等）及转录因子的调控作用。主要研究结果如下：
1.溪畔杜鹃花瓣彩斑从花芽期到花蕾期，从无到有，再逐渐面积扩大，颜色加深。在花色表型值上表现为，花斑部位（R1）、花斑上部（R2）和非彩斑部（R3）的明度值L*在开花过程中不断降低;红度值a*逐渐升高，黄度值b*逐渐降低。其中R1的红度值a*和黄度值b*变化幅度最大（Δa*=18.2，Δb*=-25.6），高于R2和R3。 2.花色与中间组织层的红色细胞群和表皮的浅粉色细胞的分布有关。表皮细胞和中间组织层在花芽期（S1）呈现透明或者半透明状态，接近无色，排列疏松；而从花蕾期（S2）开始，靠近上表皮的中间组织层中开始出现红色细胞群，并且数量不断增加，范围不断扩大；同时，表皮细胞中部分细胞转变为浅粉色细胞，与无色细胞混合排列。随着花瓣生长，细胞不断增大，花瓣组织厚度增加，到盛花期（S4）趋于稳定。
3.共获得了128.81Gb高质量reads，组装了33546条Unigene，发现了13570条差异基因。采用DESeq2筛选差异表达基因（|log2FC|>1， FDR<0.05），并利用KEGG/GO富集分析聚焦类黄酮代谢通路。挖掘出F3GT2、UGT75C1、SHT、PAL、SUS6、UGT88B1、COMT1、CSE、CHI、ANS、4CL系列等结构基因与花色有关。
综上，推测中间组织层的红色细胞群是花斑形成的细胞基础，花瓣背景色则是由表皮细胞的浅粉色细胞与无色细胞混合形成。而ANS、CSE、SUS6、PAL、4CL2、PGTB1、UGT等可能引起花斑部位生长变化的基因。
关键词：溪畔杜鹃，花瓣彩斑，转录组学
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