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　　植物花色多樣化是物種適應(yīng)性進(jìn)化和新物種形成的重要創(chuàng)新性狀之一，也是重要的園藝性狀。植物的花色差異主要由花青素合成與分解代謝通路的相關(guān)基因調(diào)控，由苯丙氨酸生成花青素的黃酮類代謝通路過程已在多個(gè)模式物種或作物、園藝品種中被廣泛研究。而有關(guān)自然分布野生物種花青素形成和積累的分子基礎(chǔ)還鮮見報(bào)導(dǎo)。 

　　杜鵑花屬是中國(guó)種子植物最大的屬，全世界有1000多種，中國(guó)有近600種，橫斷山和喜馬拉雅地區(qū)是其分布和多樣化中心，花色多樣性豐富。血紅杜鵑復(fù)合體（Rhododendron sanguineum complex）是我國(guó)滇西北及藏東南特有的高山類群，各變種展現(xiàn)出多樣的花色變異，而種內(nèi)復(fù)雜多樣的花色分化的分子基礎(chǔ)尚不清楚。最近，中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所高連明研究團(tuán)隊(duì)與李德銖研究團(tuán)隊(duì)，與胡金勇研究員、朱安丹研究員以及愛丁堡皇家植物園Michael Moller博士合作，以同域分布的血紅杜鵑復(fù)合體3個(gè)變種（血紅杜鵑原變種、變色血紅杜鵑和紫血杜鵑）為研究對(duì)象（圖1），結(jié)合基因組重測(cè)序、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序以及花反色光譜特性等綜合分析，闡明了不同變種間花色差異的潛在分子機(jī)制。研究結(jié)果表明，三個(gè)變種間花的光譜差異顯著，尤其在400-700 nm波長(zhǎng)的可見光范圍，并且表征花青素含量差異的明度、飽和度、色度與飽和度-色度比存在顯著差異。基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)篩選出15,164個(gè)單拷貝直系同源基因，通過差異表達(dá)分析鑒定出12個(gè)與花青素代謝通路相關(guān)的關(guān)鍵候選基因（圖2），主要為參與花青素的合成、修飾、轉(zhuǎn)運(yùn)及分解功能的基因。這些基因上游啟動(dòng)子序列及順式作用元件（cis-motifs）存在差異，通過調(diào)控花青素代謝通路上合成和分解基因的表達(dá)量差異實(shí)現(xiàn)不同變種間花色多樣性分化。本研究為近緣類群的適應(yīng)性輻射分化研究以及基因流存在下的早期同域物種形成提供了一個(gè)可能案例。 

　　近日，該研究成果以“Differential expressions of anthocyanin synthesis genes underlie flower color divergence in a sympatric Rhododendron sanguineum complex”為題，發(fā)表在植物學(xué)主流期刊BMC Plant Biology上，博士研究生葉林江為論文第一作者，李德銖研究員和高連明研究員為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（91631101，31670213），中國(guó)科學(xué)院B類先導(dǎo)專項(xiàng)（XDB31000000）和中國(guó)科學(xué)院大科學(xué)裝置（2017-LSFGBOWS-02）等項(xiàng)目的資助。 

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圖1 血紅杜鵑三個(gè)變種野外形態(tài)特征及樣品采集組織 

圖2 血紅杜鵑花色相關(guān)花青素代謝通路示意圖