R1型MYB转录因子CmREVEILLE2调控菊花光响应叶绿素合成及绿色花形成的分子机制

本研究针对绿色菊花品种'绿叮当'在强光下褪绿的现象，揭示了R1型MYB转录因子CmREVEILLE2(CmRVE2)通过直接抑制叶绿素合成关键基因CHLI1的表达，负调控光介导的叶绿素生物合成通路。研究人员结合转录组分析和基因功能验证，发现CmRVE2受ABA诱导和GA抑制，通过靶向调控镁螯合酶亚基基因CHLI1及间接抑制CRD1/PORA1的表达，影响菊花花色形成。该研究为观赏植物花色改良提供了新靶点，论文发表于《Horticulture Advances》。

　　

在观赏植物领域，绿色花卉因其稀有性而具有特殊市场价值，但强光照导致的褪绿现象严重制约了绿色菊花的观赏品质。以往研究表明，光照强度会影响植物叶绿素代谢，然而对花卉特别是菊花这类重要观赏植物中光信号与叶绿素合成的分子调控机制仍知之甚少。菊花'绿叮当'在强光(12,000 Lux)下绿色消退，而在弱光(3,000 Lux)下能保持鲜艳绿色的现象，为解析这一机制提供了理想模型。

华中农业大学的研究团队通过比较不同光照强度(3,000/6,000/12,000 Lux)下菊花花瓣的转录组差异，发现R1型MYB转录因子CmREVEILLE2(CmRVE2)的表达与光照强度呈正相关。进一步研究发现，该基因不仅受光信号调控，还响应植物激素——脱落酸(ABA)正向调控和赤霉素(GA)负向调控，在花色形成中扮演核心调控角色。

研究主要采用病毒诱导基因沉默(VIGS)和瞬时过表达技术验证基因功能，结合酵母单杂交、电泳迁移率实验(EMSA)等分子互作检测方法，以及启动子活性分析等技术。实验材料选用菊花栽培品种'绿叮当'和'绿口'，通过人工控制光照强度的栽培实验获取样本。

光强度调控花色与叶绿素代谢
研究发现强光导致菊花'绿叮当'花瓣叶绿素含量显著降低，而类胡萝卜素含量升高，伴随18个叶绿素合成相关基因和3个循环相关基因的下调。RNA-seq鉴定出859个差异表达基因，其中CmRVE2的表达模式最为显著，在强光下上调2.5倍。

CmRVE2的克隆与系统进化分析
克隆获得的774 bp基因序列经系统进化分析属于REVEILLE2亚家族，具有典型R1-MYB结构域。启动子分析发现其含有11个光响应元件和多个ABA/GA响应元件，解释了其受多重信号调控的特性。

基因功能验证
VIGS沉默CmREVE2使菊花'绿口'花瓣叶绿素含量提升37.5%，16个叶绿素合成基因上调；而过表达则导致花瓣黄化，12个合成基因被抑制。这表明CmREVE2是叶绿素合成的负调控因子。

分子机制解析
酵母单杂交和EMSA实验证实CmREVE2直接结合叶绿素合成通路关键基因CHLI1启动子的"TTAGGG"顺式元件。瞬时激活实验进一步显示，CmREVE2还能间接抑制CRD1和PORA1的启动子活性，形成多层次的调控网络。

该研究首次揭示了R1-MYB转录因子通过整合光信号和激素信号调控观赏花卉叶绿素代谢的分子机制。发现CmREVE2作为光响应的分子开关，通过直接靶向CHLI1和间接调控CRD1/PORA1的表达，影响镁螯合酶活性及后续叶绿素合成步骤。这一发现不仅为菊花花色育种提供了重要靶基因，也为理解光调控植物色素代谢的进化保守机制提供了新视角。研究建立的"光强度-激素-CmREVE2-叶绿素合成"调控模型，对其他观赏作物和叶菜类蔬菜的色泽改良具有重要参考价值。