河南科技大学侯小改教授团队在牡丹花期调控研究方面取得新进展

经Horticulture Research 编委会专家评审，河南科技大学侯小改教授团队题为Genome-wide association study of twenty-three flowering phenology traits and four floral agronomic traits in tree peony (Paeonia section Moutan DC.) reveals five genes known to regulate flowering time 的研究论文当选Horticulture Research 2023年2月封面文章。该研究对牡丹花期性状建成的遗传及分子调控机制开展了多年研究，初步揭示了牡丹花期性状建成的分子调控机制，对加速牡丹花期性状分子育种进程具有重要的科学意义。

牡丹（Paeonia section Moutan DC.）是我国的候选国花，具有极高的观赏价值。自然条件下，牡丹从萌芽到凋谢仅50-60天，单朵花期3-5天，群体花期10-15天。牡丹多数品种为中花品种，早花和晚花品种比例较小，花期短且集中，严重限制了牡丹的观赏期，并制约了其产业化发展进程，亟需培育开花时间极早或极晚、花期长的牡丹品种。

该研究对596个牡丹种质资源的23个开花物候期性状（露色期，破绽期，初开期，半开期，盛开期，始衰期，衰败期，第一朵花开，第一朵花败，最后一朵花开，最后一朵花败的发生时间和该物候期持续的时间，以及各品种的开花持续时间等）和4个花部性状（花朵数，花高，花径，花梗长）进行了连续3年的调查分析，其中451个牡丹种质的开花物候性状差异显著。研究对上述451个核心种质进行了基因分型简化基因组测序（GBS），并对27个观赏性状进行了全基因组关联分析（GWAS）。研究共挖掘了107,050个高质量SNPs和1,047个候选基因，其中200个候选基因与多个开花物候性状显著相关。通过与不同花期牡丹品种不同花发育阶段的转录组联合分析，确定了146个开花物候相关差异表达基因，主要参与乙烯激活信号通路、多细胞生物发育、对脱落酸的响应和花发育的正向调控等生物学过程，且52个具有KEGG注释的差异基因较多地富集到与植物成花诱导密切相关的碳水化合物代谢通路和脂质代谢通路。其中5个开花时间调控关键基因（psu.G.00006813、psu.G.00010910、 psu.G.00015854、 psu.G.00019234和psu.G.00027564）的表达分析显示这些基因在晚花品种中的表达水平较早花品种高，说明其可能在牡丹花期调控中发挥重要的功能。此外，对鉴定到的花期调控关键基因PoFY进行了克隆及功能鉴定，发现该基因的开放阅读框（ORF）为1,629bp，在牡丹中瞬时表达PoFY可使牡丹鲜切花提前7h到达盛花期，且开花持续时间延长8.75h。相关研究为牡丹花期性状的遗传及分子调控机制研究提供了基因资源，为多年生木本植物开花时间调控机制研究提供了参考。

Fig 1 Profile of loci associated with flowering-related traits of the tree peony population over three years （牡丹开花物候性状GWAS关联位点分析）

Fig 2 Integration of GWAS analysis with transcriptome sequencing（牡丹开花物候性状GWAS与转录组联合分析）

河南科技大学牡丹学院李昱莹博士和郭丽丽副教授为共同第一作者，侯小改教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（U1804233）、河南省“中原学者”基金（202101510003）、河南省优秀青年基金（202300410119）等项目资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac263

转自：“园艺研究”微信公众号

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