石蒜白花渐变色形成机制解析：基于转录组与代谢组的动态调控网络研究

本研究通过整合代谢组学（UHPLC-Q-TOF-MS/MS）、PacBio全长转录组和Illumina RNA测序技术，揭示了石蒜白花品种'Astro Girl'开花后由白变粉的动态花色形成机制。研究发现花青素（anthocyanins）以矢车菊素（cyanidin）衍生物为主，其积累受结构基因（LaCHSs/LaDFRs等）和转录因子（LaMYBs/LaNACs等）协同调控，其中LaDFR1作为限速酶被LaNAC4通过双重激活-抑制模式动态调控。该研究为观赏植物花色育种提供了分子靶点。

Highlight

石蒜属植物因其丰富的花色多样性（白/粉/红等）具有重要观赏价值。本研究以'Astro Girl'开花后白→粉的独特渐变色为模型，首次通过多组学整合分析揭示：

Anthocyanin profiling

UHPLC-Q-TOF-MS/MS检测发现花瓣中31种花青素动态积累，以矢车菊素(Cy)衍生物（如cyanidin-3-sophoroside）为主，伴随少量飞燕草素(Del)衍生物（图1b-d）。关键代谢物含量与花色变化呈显著正相关（p<0.01）。

Key regulatory network

PacBio+Illumina测序鉴定出花青素通路核心基因簇：

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  结构基因：LaCHS_s/LaF3H_s/LaDFR_s（尤其是限速酶基因LaDFR1）

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  转运蛋白：LaGST_s

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  转录因子：MYB-bHLH-WD40复合体及LaNAC_s

Functional validation

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  病毒诱导基因沉默(VIGS)证明LaDFR1缺失导致石蒜红花品种L. radiata花色减退

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  拟南芥过表达实验证实LaDFR1促进花青素积累

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  双荧光素酶报告系统+酵母单杂交显示LaNAC4通过结合LaDFR1启动子-800bp区域发挥双向调控作用

Conclusion

提出"LaNAC4-LaDFR1"分子开关模型：开花后LaNAC4迅速激活LaDFR1表达启动花青素合成，后期通过启动子抑制域下调表达，形成动态着色模式。该机制为观赏植物精准育种提供了新靶点。