【南林新闻中心讯】近日，我校林草学院、水土保持学院珍贵树种研究团队在《Plant Biotechnology Journal》上在线发表了题为“Two Indel Variations in the Regulated Carotenoid Pigment Gene Hold the Key to the Interspecies Flower Colour Differentiation in Liriodendron Plants”的研究论文（论文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.70488）。我校为第一完成单位，林草学院、水土保持学院博士研究生杨立春、吴海楠和卜曼丽为论文共同第一作者，李火根教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和江苏省高校优势学科建设工程等项目资助。

鹅掌楸属（Liriodendron）现存鹅掌楸（L. chinense）和北美鹅掌楸（L. tulipifera）两个物种，二者花瓣颜色差异显著，前者呈黄绿色，后者中部具橙色条纹，这种分化与类胡萝卜素积累密切相关，但其遗传调控机制尚不明确。研究团队完成北美鹅掌楸“MSL”染色体水平高质量基因组组装（1.57 Gb），结合转录组、代谢组及群体重测序数据，解析类胡萝卜素合成通路关键基因。发现北美鹅掌楸花瓣橙色条纹区的类胡萝卜素合成通路被特异性激活，番茄红素ε-环化酶基因（LCYE）表达显著升高；同时鉴定出R2R3-MYB家族转录因子RCP，其编码LtRCP蛋白可直接结合LCYE启动子，促进基因表达和类胡萝卜素积累。而鹅掌楸LcRCP基因存在两处物种特异性Indel变异，导致编码蛋白增加13个氨基酸，使其丧失激活LCYE的功能，进而抑制类胡萝卜素合成；且这两处Indel变异在鹅掌楸自然种群中广泛存在。烟草、拟南芥及鹅掌楸转化实验进一步证实，LtRCP可提升类胡萝卜素和叶绿素含量，LcRCP则作用相反。该研究阐明了鹅掌楸属花色分化的分子机制：北美鹅掌楸依赖完整的RCP-LCYE调控模块积累类胡萝卜素形成橙色条纹，而鹅掌楸因RCP基因Indel变异导致类胡萝卜素合成不足，花瓣呈黄绿色，这为类胡萝卜素调控及花部性状进化研究提供了新见解。

图1 鹅掌楸属植物花瓣中RCP调控类胡萝卜素生物合成的作用模型