日本近畿大学的细川宗孝教授和仓田大地博士领导的一项开创性研究,在《新植物学家》杂志上发表了关于非洲紫罗兰(Saintpaulia ionantha)花色模式的最新发现。这项研究推翻了长期以来关于非洲紫罗兰花瓣白色条纹是“周缘嵌合体”现象的普遍认知,指出单一基因SiMYB2的调控作用才是关键。
非洲紫罗兰以其色彩斑斓的花朵而闻名,但其花瓣上的白色条纹成因一直是个谜。传统理论认为这是由于花瓣中存在基因组成不同的细胞层,即周缘嵌合体。然而,细川教授团队通过深入的基因组学分析,确定SiMYB2基因是控制色素积累和花色模式的核心调控者。研究发现,SiMYB2基因的两种转录本——SiMYB2-Long和SiMYB2-Short——分别在有色和无色组织中表达,直接影响花青素的含量,从而决定了非洲紫罗兰的鲜艳色彩。
研究团队利用组织培养技术培育出粉色、白色及白色条纹的非洲紫罗兰植株,并进行了基因组测序和分析。结果显示,粉色花瓣的花青素含量高于白色花瓣,且在白色花瓣中,关键的花青素生物合成基因表达受到抑制。最终,研究将SiMYB2定位为导致色素不稳定的基因,并发现DNA甲基化水平的变化会影响其表达,进而影响色素分布,这为解释组织培养中出现的色素不稳定性提供了分子机制。
细川教授表示,这项发现意义深远,为理解花卉模式形成的遗传基础提供了新视角。他预测,未来五到十年内,随着对花卉模式遗传学理解的深入,将有可能实现更具针对性的育种,创造出具有特定花色模式的非洲紫罗兰。近畿大学作为日本的综合性大学,在农业科学领域的研究尤为突出,该校农业技术与创新研究所(ATIRI)也为本研究提供了支持。此外,该研究还获得了日本科学协会的笹川科学研究助成金支持。