基于转录组学分析鹿角杜鹃花瓣彩斑形成机制研究

摘要

鹿角杜鹃（Rhododendron latoucheae Franch.）花瓣中紫红色彩斑是其典型表型特征，其本质是由花青素、类黄酮等次生代谢产物的时空特异性积累及相关基因调控形成的。该复杂呈色机制兼具观赏价值与科研意义，为揭示植物花色分化的分子调控网络提供了天然研究模型。通过对鹿角杜鹃进行观测，选择开花过程中的6个发育时期，在此基础上选择三个时期进行转录组学生物信息分析。

主要研究结论如下：

(1)观测鹿角杜鹃花瓣与花斑表型,彩斑区颜色从黄绿色逐渐转变为红色，花瓣区则从黄色转向紫红色，颜色饱和度逐渐降低。这一动态变化可能反映了植物花期发育中色素代谢的阶段性调控。

(2)在花器官发育进程中，表皮细胞体积显著膨大且呈现紧密有序排列，同时伴随色素颗粒在表皮细胞中特异性沉积。表皮细胞形态特征通过光学效应调控色素显色模式，形成可观测的绿色、黄至红色、紫色花色斑表型。

(3)对鹿角杜鹃花瓣与花斑的3个生长发育时期进行转录测序分析注释，共有79010条Unigenes得到注释，有5条差异表达基因在所有比较组中出现。在类黄酮合成途径中鉴定出24个差异表达基因，推测主要参与类黄酮生物合成和运输的基因有CHI、CHI3、DFR、ANR、LDOX、FLS1、C3'H1、F3H等结构基因以及某些转录因子BHLH42、 MYB12、MYB123 等的参与表达花瓣的色素合成，导致花色素大量的合成与累积，最终使鹿角杜鹃花斑从绿色至黄色、红色至紫色。

关键词：鹿角杜鹃；彩斑；转录组学

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李松禹

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