日本牵牛花(Ipomoea nil)花瓣发育的转录组动态研究：从花蕾到衰老的全周期解析

来自日本的研究人员针对短寿命花卉日本牵牛花(Ipomoea nil)的花瓣发育机制展开研究。通过3小时间隔的29个时间点采样，构建了从花蕾期到开放后12小时的完整转录组图谱。研究发现805个节律基因，揭示了细胞分裂在开花前48小时停止的关键节点，阐明了营养物质转运与花瓣衰老的关系，并鉴定出3个调控花青素合成的关键转录因子。该研究为观赏植物发育生物学提供了重要数据资源。

　　

日本牵牛花(Ipomoea nil)作为典型的"一日花"物种，其花瓣在色彩、纹路、形态及开放时间等方面展现出独特的发育特征。研究人员采用高时间分辨率(3小时间隔)的转录组测序策略，历时3.5天共采集29个时间点的花瓣样本，构建了从花蕾期(开花前72小时)至完全开放后12小时的动态基因表达图谱。这项研究为解析花瓣发育全周期的分子机制提供了前所未有的数据支持。

基因本体(GO)分析揭示了开花前后阶段显著的转录组重构。通过密集采样策略，成功鉴定出805个呈现昼夜节律表达模式的基因。深入分析发现，细胞分裂标志基因的表达特征表明，花瓣细胞分裂活动在开花前约48小时即基本停止。开花后阶段，糖类、氨基酸、核酸转运蛋白编码基因以及自噬相关基因(autophagy-related genes)的表达显著上调，这一发现暗示了衰老花瓣细胞中营养物质的主动转运过程。

研究特别关注了花青素生物合成途径的调控网络。通过相关性分析，发现3个转录调控因子分别与特定结构基因的表达模式高度相关，提示这些转录因子可能选择性激活不同结构基因的表达。这些发现为理解观赏植物花色形成的分子机制提供了新视角。

该研究建立的交互式数据库(https://ipomoeanil.nibb.ac.jp/fpkm/)不仅为Ipomoea nil的深入研究提供了宝贵资源，其研究范式和分析方法对其他植物物种的发育生物学研究也具有重要参考价值。高时间分辨率的转录组数据特别有助于解析短寿命花卉快速发育过程中的分子事件级联反应。