金花茶呈色因子的组学分析

金花茶组(Sect.Chrysantha Chang)植物隶属于山茶科(Theaceae)山茶属(CamelliaL.),呈现一系列完整的黄色调,然而金花茶组花瓣呈色深浅差异的调控机制尚不清楚。本研究以崇左金花茶(C.chuongCrizotinib使用方法tsoensis,CZ)、中东金花茶(C.achrysantha,ZD)和小瓣金花茶(C.parvipetala,XB)的盛开期花瓣为研究材料。通过花色表型分析、色素含量测定和花瓣表皮细胞观测来科学鉴定其花色差异;采用体外试验探究理化因子对花色素的影响;结合代谢组和转录组学分析明确主要呈色物质,并挖掘关键调控基因。研究旨在探究3种金花茶花色代谢差异的分子调控机制,为进一步解析金花茶金黄花色形成机制奠定基础,也可为黄花山茶分子育种提供参考。主要研究结果如下:(1)3种金花茶花瓣黄度差异明显,崇左金花茶的黄度最高,中东金花茶次之,小瓣金花茶最低。3种金花茶花瓣中类胡萝卜素含量相较于类黄酮占比极少,类黄酮代谢物是决定花色差异的关键色素群。(2)温度、光照和金属离子等理化因子对金花茶花色素呈色具有重要影响。低温(4℃)和避光条件有利于花色素的稳定性;高温(60℃)和长时间的紫外光照射(>6h)会破坏花色素物质的结构;日光灯和自然光照射会加速花色素的降解;金属离子(Fe3+、Al3+)会与花色素物质形成高度着色的络合物,从而产生增色作用。(3)查耳酮、黄酮和黄酮醇类代谢物影响金花茶花瓣黄度。基于超高效液相色谱-串联质谱技术共检测到356种类黄酮代谢物,发现36种DAFs富集上类黄酮代谢通路,推测10种关endocrine autoimmune disorders键代谢物与花瓣黄度加深密切相关,包括6种黄酮醇类物质(杨梅素、槲皮素、槲皮素-3-O-鼠李糖苷、槲皮素-3-O-槐糖苷、槲皮素-3-O-桑布双糖苷和槲皮素-3-O-芸香糖苷)、2种黄酮类物质(芹菜素-7-O-葡萄糖苷和木犀草素-7-0-新橘皮糖苷)、2种查尔酮类物质(根皮苷和柚皮素查尔酮)。(4)CHI、CYP75PUN30119体内实验剂量B1、FLS、DFR和LAR等结构基因以及MYB和EREBP转录因子参与金花茶特异金黄花色的调控。基于转录组测序技术共获得154,185条Unigenes,发现37个DEGs富集上类黄酮代谢通路,其中8个关键结构基因参与调控关键代谢物合成,包括1个CHI、1个CYP75B1、1个FLS、3个DFR和2个LAR基因。推测上调的CHI和FLS基因促进黄酮和黄酮醇类物质的积累,从而增加了金花茶花瓣黄度;而上调的CYP75B1、DFR和LAR基因促进无色代谢物质的积累,从而削弱了花瓣黄度。此外,鉴定到3个MYB和2个EREBP家族的转录因子参与调控关键结构基因的表达,还发现生长素信号转导和转运蛋白相关基因可能参与花色素的合成与积累,从而影响花色的呈现。