亚洲百合重瓣花发育过程中雄蕊瓣化现象的分子调控机制

百合（Lilium spp.）为百合科百合属多年生球根植物，因其花型多样，花色丰富，花姿优雅而具有很高的观赏价值。近年来，各种观赏植物的重瓣花品种深受人们的喜爱，重瓣花花姿优美，花型多样而富有层次感，是观赏植物育种的重要方向。然而，中国自主培育的重瓣百合品种很少，对百合重瓣花形成的分子调控机理还不清楚，导致针对重瓣花的分子设计育种鲜有应用。北京农学院王文和教授团队在育种过程中发现，亚洲百合品种‘婚纱’‘Annemarie’s Dream’花型优美，雄蕊不同程度同源异形转变为花瓣且未瓣化的雄蕊败育且无花粉，是研究百合花器官形成和发育以及雄蕊瓣化的优秀材料。

2022年6月，Ornamental Plant Research在线发表了北京农学院王文和课题组题为Transcriptome profiling during double-flower development providesinsight into stamen petaloid in cultivated Lilium的研究论文，揭示了百合重瓣花发育过程中雄蕊瓣化的分子调控机制

本研究从亚洲百合重瓣花发育的形态学观察和基于转录组测序的重瓣花发育的分子调控机制两方面展开，探究百合雄蕊瓣化的形成机理。通过对重瓣花发育过程中的正常花瓣、退化雄蕊、雄蕊瓣化花瓣的转录组测序以及后续相关差异表达基因的WGCNA (Weighted Gene Co-Expression Network Analysis）共表达网络分析，构建百合重瓣花发育过程中的分子调控网络 （图1）。

图1 亚洲百合婚纱的花器官形态 A：花蕾期 B：盛花期

通过基因共表达网络分析（图2），鉴定出两个MADS-box类转录因子（LiAG, CL14315.Contig2_All; LiAP1, CL10060.Contig3_All）在雄蕊瓣化过程中起到关键作用，还发现了脱落酸（ABA）受体基因（PYL, CL3014. Contig2_Al）和赤霉素（GA）受体基因（GID, CL5627. Contig1_All）作为植物激素相关基因，同样参与了百合重瓣花发育过程中雄蕊瓣化调控。这些研究结果进一步证明了在百合重瓣花发育过程中，MADs-box家族C类AG基因和激素相关基因可能协同调控花器官的形成和发育过程中的雄蕊瓣化现象。

图2 雄蕊瓣化过程中关键基因的调控网络

北京农学院园林学院王文和教授为该论文通讯作者，北京林业大学与北京农学院林木分子设计育种高精尖创新中心联合培养博士生王文波为论文的第一作者。本研究获得2020年北京市乡村景观规划设计工程技术研究中心开放课题资助（KF2020）。

https://doi.org/10.48130/OPR-2022-0010

关于Ornamental Plant Research

Ornamental Plant Research是一本开放获取的期刊，致力于传播观赏植物领域的最新研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、评论、观点以及应用性论文。期刊主编由美国佛罗里达大学食品与农业科学学院陈建军教授担任。

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