近日，中国农业科学院棉花研究所李付广研究员团队揭示了 GhRPRS1基因启动子顺式作用元件的自然变异对棉花花瓣颜色多样性的影响，为直系同源基因的演化提供了新见解，同时也为通过修饰启动子策略改良农艺性状提供了新思路。相关研究成果以“Natural Variations in the  Cis -Elements of  GhRPRS1  Contributing to Petal Color Diversity in Cotton”为题发表在植物学领域知名期刊《植物生物技术（Plant Biotechnology Journal）》（IF=10.1）上。

植物通过色彩斑斓的花瓣吸引授粉者，从而提高繁殖成功率，同时花瓣中的黄酮类物质还可以保护花粉免受紫外线的伤害。花瓣颜色不仅是研究近缘物种演化的重要形态标志，而且是研究同源基因功能分化的重要资源。棉花花瓣颜色极具多样性，但形成和演化的机制并不清楚。

该研究系统分析了棉属不同棉种的花瓣颜色，发现花瓣颜色可能是由最初的红色逐渐演变成其他颜色，且与棉花的地理分布密切相关。此外，该研究挖掘到了控制红色花瓣形成的主效基因 GhRPRS1 。该基因来源于野生二倍体比克氏棉，同时调控花冠和花基斑颜色。进一步研究证实，该基因参与花色苷的转运，通过调控液泡中花色苷的积累量，进而控制花瓣颜色。 GhRPRS1 启动子上的顺式作用元件缺失导致该基因转录活性降低，致使由细胞质向液泡转运花青素的载体减少，花瓣颜色由红色变为黄色或白色。 GhRPRS1 的编码序列在棉属中存在多样性，但在花瓣颜色形成中该基因却具有功能保守性，表明启动子变异造成了花瓣颜色表型的变化。研究结果对于揭示植物花色形成演化及同源基因功能分化具有重要意义。

该研究得到了河南省杰出青年基金、国家重点研发计划、河南省重点研发计划和中国农业科学院科技创新工程等项目资助。中棉所与郑州大学联合培养博士生胡伟、中棉所陈艳丽助理研究员为该论文共同第一作者，中棉所杨召恩研究员、李付广研究员、高白白助理研究员为该论文共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.14468

棉花花色的演化与遗传基础模式图