墨兰瓣型、开花键、叶色变脸基因机制全解析
2022-01-10
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核心提示：朱根发团队在《Plant Biotechnology Journal》发表全球首个墨兰基因组研究：瓣型由MADS基因扩张决定，开花键SVP基因起主导作用，叶色变脸因CH1基因收缩，花色紫黑源于F3SH基因表达差异。解析全球最大兰科基因组（比蝴蝶兰大3倍），为国兰分子育种提供关键基因资源！
墨兰基因研究解析：开花、叶色与花色的奥秘
墨兰开花的基因调控机制 
墨兰叶艺（叶色变异）的成因分析
摘要：本文基于广东省农科院朱根发团队的墨兰基因组研究成果，从分子层面揭示了三个核心问题：墨兰依赖低温开花的机制由SVP基因主导而非DAM基因；叶色频繁变异（叶艺）与糖代谢途径CH1亚族基因收缩导致叶绿体异常有关；其标志性紫黑色花色的成因在于含有飞燕草素及更多MYB调控基因，与蝴蝶兰等存在差异。
关键词：墨兰，开花基因，SVP，叶艺，花色，MYB基因，F3SH，朱根发
谁负责按下的墨兰“开花键”？
谁负责把下墨兰“开花键”？
大部分国兰如春兰、墨兰、莲瓣兰、春剑是在春天开花的，这些国兰都需要依赖一定的低温来促进它开花。
研究发现，墨兰没有进化出多年生木本调控低温开花的DAM基因，而由SVP起主要作用。SVP有更广泛的蛋白结合活性，可与AP1和SOC1互作，响应低温，调控开花，且识别位点与典型的春化植物十字花科中的保守位点不同。
叶色为啥会“变脸”？
叶色为啥会“变脸”？
大部分墨兰品种的叶色墨绿，而在栽培过程中会出现叶片有白色黄色斑纹或线纹的变化，而且类型多样，在国兰鉴赏中称为叶艺或线艺。它是怎样产生的呢？
这次研究发现，墨兰叶色的频繁变异主要原因可能是由于糖代谢途径中CH1亚族基因的严重收缩，造成糖代谢受阻类囊体垛叠淀粉粒结构破碎叶绿体解体造成叶色变异。
墨兰为何叫墨兰？
墨兰为何叫墨兰？
墨兰大多品种的花色是紫黑色，所以叫墨兰。研究团队分析得出，墨兰的花色成分包括矢车菊素和飞燕草素，而蝴蝶兰中没有飞燕草素。
造成成分差异的主要原因是控制花色的F3SH基因在不同兰花中的表达差异，蝴蝶兰中F3SH基因不表达，但该基因蛋白序列在兰科植物中高度保守，底物识别位点完全一致，差异在于启动子上MYB结合位点不同。
墨兰中存在更多的花色普调控相关MYB基因，推测是导致墨兰花色素积累，开紫黑色花的主要原因。