近日，Scientia Horticulturae在线发表了山西农业大学城乡建设学院韩美玲老师题为Multi-omics analysis revealed the difference in pigment accumulation
profiles between Syringa oblata and S. oblata var. alba 的研究论文。https://doi.org/10.1016/j.scienta.2024.113467丁香属植物是我国常见的紫色花灌木，花色是其重要的观赏性状。紫丁香（Syringa
oblata）和变种白丁香（S.
oblata var. alba）在园林中的应用非常广泛，前者花色为紫色，后者花色为纯白色，花色差异显著，且开花过程中花色会不同程度的发生改变。本研究选择这两种丁香为研究材料，采用代谢组学和转录组学联合分析的方法，解析了紫丁香和白丁香花色差异的代谢基础及开花过程中花色变化的机制，为丁香属植物花色育种提供理论参考。本研究采集了紫丁香（So）和白丁香（Soa）花苞初期（IFB）和花苞期（FB）的花为实验材料，测定了花的色素含量、黄酮代谢组学、花青苷代谢组学，并结合转录组分析了影响花色变化的关键基因。
1. 花青苷和叶绿素含量差异显著 研究表明，紫丁香的花青苷含量远远高于白丁香（图1A）；白丁香在花苞初期是绿色的，同时叶绿素和类胡萝卜素含量显著高于其他样品（图1C）。
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图1 紫丁香和白丁香花中的色素含量和比例
2. 丰富的类黄酮物质
类黄酮广靶代谢共测定到了345种类黄酮物质，其中黄酮和黄酮醇的比例高于其他类型（图2）。KEGG注释结果显示，对于比较组Soa-FB
vs. Soa-IFB、So-IFB
vs. Soa-IFB和So-FB
vs. Soa-FB，注释在anthocyanin
biosynthesis的差异代谢物显著上调；然而，对于比较组Soa-FB
vs. Soa-IFB和So-IFB
vs. Soa-IFB，注释在biosynthesis
of secondary metabolites、flavone and flavonol biosynthesis的差异代谢物是下调的，在比较组So-FB
vs. Soa-FB，注释在metabolic
pathways和flavonoid
biosynthesis的差异代谢物表达下调（图3）。这些结果就表明花青苷是两种丁香花色变异的主要代谢物质。图2 紫丁香和白丁香花的形态特征与不同黄酮类型所占的比例
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图3 不同比较组差异代谢物的KEGG注释
3. 主要花青苷物质显著不同
花青苷代谢组测定结果显示，飞燕草素-3-O-芸香糖苷是紫丁香花中最丰富的花青苷；矢车菊素-3-O-芸香糖苷的含量次之，但其变化最为显著，从花苞初期（So-IFB）到花苞期（So-FB）显著上升，这可能是紫丁香花色变化的关键物质（图4A）。白丁香花中的花青苷含量极低，均在2 μg/g以下（图4B）。![]()
图4 紫丁香和白丁香花中最丰富的5种花青苷物质
4. 代谢组与转录组连合分析
通过构建共表达网络，分析了影响花色形成的关键基因。结果显示，F3GT、FLS、F3H和PAL可能是影响紫丁香和白丁香花色变化的关键基因（图5）。![]()
图5 紫丁香和白丁香差异代谢物与花青苷合成途径功能基因的共表达网络图
5.结论
本研究通过多组学联合分析的方法探究了紫丁香和白丁香花色差异和变化的机制。丁香花中含量丰富的色素物质，包括类黄酮、花青苷、叶绿素等物质。花青苷和叶绿素含量的显著差异是紫丁香和白丁香花色差异的主要原因。紫丁香的主要花青苷是飞燕草素-3-O-芸香糖苷和矢车菊素-3-O-芸香糖苷，同时矢车菊素-3-O-芸香糖苷的含量变化是其花色变化的主要原因。白丁香的花青苷含量极低，叶绿素含量变化是其花色变化的主要原因。同时，F3GT、FLS和F3H可能是影响两种丁香花色形成的关键基因（图6）。
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图6 紫丁香和白丁香花色差异与变化的代谢机制
山西农业大学城乡建设学院杜方教授、甄志磊副教授和陈小平副教授为该论文的共同通讯作者，讲师韩美玲为该论文的第一作者，硕士研究生芦瑞等人也参与了该项工作。该项目得到山西省自然基金（20210302124687）、山西省高等学校科技创新项目（2021L122）、山西农业大学博士科研启动基金（2020BQ52）和山西省博士来晋奖励项目（SXBYKY2021020）的资助。
第一作者：韩美玲，女，山西农业大学城乡建设学院讲师，硕士生导师。研究方向：园林植物观赏性状形成机理与次生代谢机制。通讯作者：杜方，女，山西农业大学城乡建设学院教授，硕士生导师。通讯作者：甄志磊，男，山西农业大学城乡建设学院副教授，硕士生导师。通讯作者：陈小平，男，山西农业大学城乡建设学院副教授，硕士生导师。
About Scientia HorticulturaeScientia Horticulturae属农林科学Top期刊，由Elsevier出版社出版，发表果树、蔬菜、观赏植物和食用菌生产等与园艺有关（栽培、育种、生物化学、组织培养、营养学、植物生理学、植物病理学等)的原创论文，综述和短讯等。CiteScore：8.6 ,期刊影响因子：3.9。2023年中科院期刊分区，中科院大类：农林科学2区，Top期刊；中科院小类：园艺2区。JCR分区：Q1 （6/115 Horticulture）。
