近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所棉花分子遺傳改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)揭示了GhRPRS1基因啟動(dòng)子順式作用元件的自然變異對(duì)棉花花瓣顏色多樣性的影響，為直系同源基因的演化提供了新見解，并為通過(guò)修飾啟動(dòng)子策略改良農(nóng)藝性狀提供了新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物生物技術(shù)（Plant Biotechnology Journal）》上。
植物通過(guò)色彩斑斕的花瓣吸引授粉者，從而提高繁殖成功率，同時(shí)花瓣中的黃酮類物質(zhì)還可以保護(hù)花粉免受紫外線的傷害?；ò觐伾粌H是研究近緣物種演化的重要形態(tài)標(biāo)志，而且是研究同源基因功能分化的重要資源。棉花花瓣顏色極具多樣性，但形成和演化的機(jī)制并不清楚。
該研究系統(tǒng)分析了棉屬不同棉種的花瓣顏色，發(fā)現(xiàn)花瓣顏色可能是由最初的紅色逐漸演變成其他顏色，且與棉花的地理分布密切相關(guān)。此外，該研究挖掘到了控制紅色花瓣形成的主效基因GhRPRS1。該基因來(lái)源于野生二倍體比克氏棉，同時(shí)調(diào)控花冠和花基斑顏色。進(jìn)一步研究證實(shí)，該基因參與花色苷的轉(zhuǎn)運(yùn)，通過(guò)調(diào)控液泡中花色苷的積累量，進(jìn)而控制花瓣顏色。該基因啟動(dòng)子上的順式作用元件缺失導(dǎo)致該基因轉(zhuǎn)錄活性降低，致使由細(xì)胞質(zhì)向液泡轉(zhuǎn)運(yùn)花青素的載體減少，花瓣顏色由紅色變?yōu)辄S色或白色。該基因的編碼序列在棉屬中存在多樣性，但在花瓣顏色形成中該基因卻具有功能保守性，表明啟動(dòng)子變異造成了花瓣顏色表型的變化。研究結(jié)果對(duì)于揭示植物花色形成演化及同源基因功能分化具有重要意義。
該研究得到了河南省杰出青年基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、河南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的支持。（通訊員 梁冰）
