开花后花色转变（post-anthesis color change，PACC）是植物在长期进化过程中形成的一种适应性策略，有助于提高传粉效率，同时也赋予观赏植物“一株多色”的独特观赏效果，因而受到广泛关注。‘蝴蝶’月季是具有典型开花后花色转变特征的观赏植物，其花瓣在开放后一天内会经历黄色逐渐褪去、粉红色不断加深，最终转变为深粉色的连续变化。这一独特的花色时序性转变过程具有两个显著特点：一是花青苷积累在开花后不降反升；二是花青苷合成与类胡萝卜素降解协同发生。然而，驱动这一过程的分子调控机制尚不清楚。
近日，葡京娱乐app 于晓艳教授团队在Horticulture Research在线发表题为“The RhHY5-RhMYB114a Module Coordinates Anthocyanin Biosynthesis and Carotenoid Degradation to Drive Light-Responsive Sequential Color Change in Rose Petal”的研究成果，系统揭示了月季开花后花色转变的分子调控机制。
RhHY5-RhMYB114a模块：协同调控开花后类胡萝卜素降解与花青苷合成
研究发现，光信号途径核心转录因子RhHY5能够直接激活花瓣中的R2R3-MYB转录因子RhMYB114a，促进其在开花后高水平表达。RhMYB114a是协调两条色素代谢通路的关键调控因子：一方面，直接激活类胡萝卜素裂解双加氧酶基因RhCCD4a和RhCCD7a，促进开花后类胡萝卜素降解，使花瓣原有的黄色逐渐褪去；另一方面，直接激活花青苷合成相关基因RhANS和Rh3GT，重新启动开花后花青苷合成，使花瓣逐渐呈现粉红色。两条代谢通路协同作用，共同驱动开放后的花瓣由黄色向粉红色转变。
G-box3–G-box4模块：驱动开花后花色转变的关键顺式调控元件
进一步研究发现，变色月季开放后花瓣中的RhMYB114a表达水平显著高于常色月季，这种表达差异与其启动子区域中两个间隔151 bp的顺式调控元件G-box3和G-box4（RhHY5结合位点）密切相关。该G-box3–G-box4模块存在于所有受试变色品种中，而在常色品种中则完全缺失或仅保留其中一个元件。功能分析表明，与单个G-box元件相比，G-box3–G-box4模块能够更有效地响应光信号，促进RhMYB114a转录，并在烟草中成功创制出开花后时序性变色表型。进一步将G-box3和G-box4分别串联重复4次，构建增强型调控模块，可进一步提高RhMYB114a的表达水平，并获得花色转变更加明显的转基因烟草。
RhMYB114a自激活环路：促进常色与变色表型分化
研究还发现，RhMYB114a能够结合自身启动子区域的MBS元件，激活自身转录，形成正反馈调控环路，进一步放大变色品种与常色品种之间的RhMYB114a表达差异，促进花色表型分化。
基于上述结果，研究团队提出了月季开花后花色转变的分子机制模型：RhMYB114a作为两条色素代谢通路的关键调控因子，能够同时促进类胡萝卜素降解与花青苷合成。花朵开放后，在变色品种中，光信号核心因子RhHY5通过结合RhMYB114a启动子区域的G-box3–G-box4模块，促进RhMYB114a高水平表达；而常色品种由于缺乏完整的G-box3–G-box4模块，RhMYB114a难以获得充分的转录激活，因而维持较低的表达水平。此外，RhMYB114a还通过结合自身启动子形成正反馈环路，进一步放大两类品种之间的基因表达差异，从而促进常色与变色表型分化。该研究不仅揭示了光信号通过关键转录模块协同调控两条色素代谢通路，实现开花后花色转变的分子机制，也为通过编辑基因启动子培育具有时序性变色特性的观赏植物新品种提供了分子靶点。
RhHY5-RhMYB114a模块调控月季开花后花色转变的分子机制模型
葡京娱乐app 2026届博士毕业生王小彬、2026届硕士毕业生窦圣涵、青年教师吴岐奎为共同第一作者，于晓艳教授和徐宗大副教授为共同通讯作者，青年教师李宏亮和博士后张鹏参与了研究。
研究工作得到了山东省自然科学基金项目和山东省重点研发计划（农业良种工程）项目的资助。
原文链接：//doi.org/10.1093/hr/uhag465
供稿审核：李永峰
责任编辑：于晓艳
终审：赵明月
