德国鸢尾番茄红素β-环化酶基因（IgLCYB2）的功能鉴定及其对类胡萝卜素积累的调控机制研究

本研究通过多组学分析揭示了德国鸢尾（Iris germanica）花色形成的分子机制，发现IgLCYB2基因通过催化番茄红素向β-胡萝卜素（β-carotene）的环化反应，调控花瓣中类胡萝卜素组成（β,β-胡萝卜素与番茄红素比例），进而决定黄、橙、粉等花色表型，为花卉分子育种提供了关键靶点。

　　

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Materials and Methods

选用四种具代表性花色的德国鸢尾栽培种：粉花‘Lenora Pearl’（RHS 56B）、橙花‘Savannah Sunset’（RHS 24B）、黄花‘Harvest of Memories’（RHS 9C）和浅黄花‘Little Miss Magic’（RHS 5C）。

Carotenoids metabolic profiling analysis of cultivars

类胡萝卜素总量在粉花与橙花品种中更高（图2）。UPLC-MS分析显示：粉花与橙花主要积累番茄红素（lycopene）和(E/Z)-八氢番茄红素（phytoene）；黄花品种则以花药黄质（antheraxanthin）、β-隐黄质（β-cryptoxanthin）和紫黄质（violaxanthin）为主。

Discussion

德国鸢尾花色变异主要由番茄红素与β,β-胡萝卜素（含β-carotene及其衍生物）的相对丰度决定。粉花品种积累番茄红素及其前体，黄花品种则富含β,β-胡萝卜素衍生物。IgLCYB2的表达与β,β-胡萝卜素积累呈正相关，与番茄红素积累呈负相关，是该通路的关键调控基因。

Conclusion

本研究揭示了IgLCYB2通过催化番茄红素环化为β-胡萝卜素，决定花色 carotenoid 组成，其转录水平与β,β-胡萝卜素积累正相关，而在番茄红素富集品种中表达缺失，表明该基因是花色形成的关键分子开关。