誰在左右墨蘭瓣型?

誰負責摁下墨蘭“開花鍵”?

葉色為啥“說變就變”?

墨蘭為何叫墨蘭?

誰成就了“王者之香”?

近日，我國科研人員通過基因研究找到回答這些問題的權威“證據”。

必威betways 環境園藝研究所、廣東省園林花卉種質創新綜合利用重點實驗室朱根發研究員團隊近日在國際著名期刊《Plant Biotechnology Journal》發表一項重大成果，經過五年的努力，該團隊首次發現了墨蘭花型、花期、葉色、花色、花香等多個獨特性狀的形成原因。

這是第一個報道的我國傳統國蘭的基因組，也是迄今發表的蘭科植物屬種基因組中最大的基因組，研究結果將為國蘭的分子育種應用和性狀定向改良奠定重要基礎。

研究團隊

“重複序列多、組裝注釋是重點。我們2017年啟動研究，2018年就進入了測試環節，一直到今年才完成，其間難度可想而知。”朱根發在接受《中國花卉報》記者采訪時表示，研究難點首先是蘭科植物基因組比較複雜，種間差異較大。
其次，墨蘭基因組是迄今發表蘭科植物中最大的基因組，比蝴蝶蘭、擬蘭、鐵皮石斛大了3倍。基因組重複序列也是最多的，給組裝和注釋工作增加很多難度。

墨蘭植物形態特征與基因組結構

朱根發介紹說，整個研究期間最耗時間和精力的部分是要闡釋墨蘭重要觀賞性狀的分子調控機理，尤其是花型、花香、花色和開花時間。“墨蘭一年隻開一次花，通常在春節假期，所以從性狀調查、生理分析和采樣做實驗，都要抓住過年這段時間去做。”朱根發說。
　　墨蘭葉色濃綠、花姿優雅，花幽香高潔，且其花期恰逢中國傳統節日春節，又稱報歲蘭，備受中國和受中國文化影響的亞洲國家人們的喜愛。南宋末期越時庚《金漳蘭譜》中描述墨蘭：“色深紫，有十五萼，幹紫英紅，色映人目，如翔鸞翥鳳，千態萬狀；葉則高大剛毅勁節，蒼然可愛。”墨蘭因其豐富的瓣型、葉色以及香氣特征使得其成為研究蘭科植物進化的理想材料。
據了解，此項研究的重大意義在於利用高質量的墨蘭基因組序列，進行了係統的比較基因組學研究，著重闡述了墨蘭花型、花期、花色、花香和葉色等5個重要觀賞性狀的分子調控和進化機製。
誰在左右墨蘭瓣型?
　　國蘭的花型非常豐富，有梅瓣、荷瓣、水仙瓣、蝶瓣、多瓣奇花等花型。
為什麼會有這麼多花型?研究發現，墨蘭花型的調控主要由MADS基因的擴張和亞功能分化決定，新發現P-code基因的顯著擴張，新發現4個SEP基因中CsSEP4對墨蘭合蕊柱發育的重要作用，並在擬南芥中證實對心皮發育的促進作用。
誰負責摁下墨蘭“開花鍵”?
大部分國蘭如春蘭、墨蘭、蓮瓣蘭、春劍是在春天開花的，這些國蘭都需要依賴一定的低溫來促進它開花。
研究發現，墨蘭沒有進化出多年生木本調控低溫開花的DAM基因，而由SVP起主要作用。SVP有更廣泛的蛋白結合活性，可與AP1和SOC1互作，響應低溫，調控開花，且識別位點與典型的春化植物十字花科中的保守位點不同。

必威betways 環境園藝研究所選育的墨蘭新品種‘四季花墨蘭’。特點：可多次開花。

葉色為啥會“變臉”?
大部分墨蘭品種的葉色墨綠，而在栽培過程中會出現葉片有白色黃色斑紋或線紋的變化，而且類型多樣，在國蘭鑒賞中稱為葉藝或線藝。它是怎樣產生的呢？
這次研究發現，墨蘭葉色的頻繁變異主要原因可能是由於糖代謝途徑中CH1亞族基因的嚴重收縮，造成糖代謝受阻，類囊體垛疊澱粉粒結構破碎，葉綠體解體造成葉色變異。

墨蘭為何叫墨蘭?
墨蘭大多品種的花色是紫黑色，所以叫墨蘭。研究團隊分析得出，墨蘭的花色成分包括矢車菊素和飛燕草素，而蝴蝶蘭中沒有飛燕草素。
造成成分差異的主要原因是控製花色的F3’5’H基因在不同蘭花中的表達差異，蝴蝶蘭中F3’5’H基因不表達，但該基因蛋白序列在蘭科植物中高度保守，底物識別位點完全一致，差異在於啟動子上MYB結合位點不同。
墨蘭中存在更多的花色苷調控相關MYB基因，推測是導致墨蘭花色素積累，開紫黑色花的主要原因。

重要觀賞性狀的分子調控與進化機製

“王者之香”怎麼來的?
由於香味特別，國蘭被稱為“王者之香”。研究人員分析發現，墨蘭的特殊花香物質主要是倍半萜類，發現TPS合酶中b亞族顯著擴張且基因表達模式與釋香規律關聯緊密，找出了墨蘭特殊香氣物質合成的關鍵TPS基因。
　　朱根發表示，今後在這個研究成果的基礎上，繼續針對國蘭鑒賞的重要性狀，通過表型組、基因組、轉錄組、代謝組等多組學分析，深入對這些性狀進行功能基因的挖掘和應用，提升國蘭的育種效率，培育突破性新品種。

必威betways 環境園藝研究所選育的墨蘭新品種‘迎春素墨蘭’。特點：元旦前後開花，比一般墨蘭的花期提早1個多月。

2017年開始，該研究團隊聯合深圳蘭科中心、華南師範大學、福建農林大學、台灣成功大學，在廣東省自然科學基金團隊項目、國家重點研發專項、國家自然科學基金、廣州市重點研發項目等項目資助下完成。