藏红花柱头发育过程中类胡萝卜素裂解产物生物合成基因的时序表达谱与阶段特异性调控研究

为解决藏红花(Crocus sativus L.)柱头发育过程中类胡萝卜素裂解产物(apocarotenoids)生物合成的分子机制问题，研究人员通过Illumina平台对六个发育阶段(黄、橙、红、开花前2天、开花当天、开花后2天)进行RNA测序，发现红色期及后期阶段特异性高表达的生物合成通路基因，为解析藏红花呈色呈味物质(crocin/picrocrocin/safranal)形成机制提供重要资源。

　　

作为世界上最昂贵的药用植物，三倍体不育物种藏红花(Crocus sativus L.)以其干燥柱头中积累的类胡萝卜素衍生物闻名。这些色素经氧化裂解生成的类胡萝卜素裂解产物(apocarotenoids)——包括赋予颜色的藏花素(crocin)、产生苦味的苦藏花素(picrocrocin)以及决定香气的藏花醛(safranal)，共同构成了藏红花的独特品质特征。

为揭示这些关键代谢物的形成规律，研究团队采用Illumina高通量测序技术，系统分析了柱头发育六个关键时期(黄色期、橙色期、红色期、开花前2天、开花当天及开花后2天)的基因表达谱。差异表达分析显示，类胡萝卜素生物合成通路中的多个酶编码基因呈现明显的阶段特异性表达模式，尤其在红色期及后续发育阶段显著激活。

通过基因功能注释发现，参与类胡萝卜素裂解产物合成的关键基因在柱头成熟后期呈现爆发式表达。基因本体(GO)富集分析进一步揭示，与初级/次级代谢过程及生殖发育相关的基因群在发育晚期具有更高转录活性。该研究构建的时序表达图谱，为解析藏红花柱头特异性积累高价值代谢物的分子机制提供了重要线索。