2022年8月16日，《植物生物學》在線發表了上海植物園木本花卉研究團隊夏溪高級工程師和張春英教授級高工以“轉錄組和代謝組的綜合分析揭示了杜鵑花瓣中類黃酮合成的調控”為題的研究論文。

據張春英介紹，杜鵑花具有極高的觀賞價值，有“木本花卉之王”的美譽。花色是杜鵑花重要的觀賞性狀之一。花瓣中類黃酮化合物在花色呈現中起著決定性作用。但杜鵑花類黃酮生物合成的調控機制尚不清楚。

不同花色的錦繡杜鵑花瓣

花開正艷的錦繡杜鵑

花開正艷的錦繡杜鵑

該研究以錦繡杜鵑為材料，利用代謝組學和轉錄組學聯合分析技術，鑒定了不同種類的類黃酮代謝物，分析了涉及類黃酮生物合成的差異表達基因，首次構建了錦繡杜鵑不同花色中類黃酮生物合成的調控網絡。首次從轉錄和代謝水平解析了錦繡杜鵑不同花色的呈色機制，鑒定到了大量和花色呈色相關的基因、轉錄因子和代謝產物，構建了3種花色的類黃酮合成途徑模型。研究結果揭示了錦繡杜鵑花瓣的著色機制和類黃酮代謝途徑，為未來杜鵑花色定向育種提供了理論依據。

張春英介紹說，花色改良是花卉的育種目標之一。傳統雜交育種是目前花卉育種的主要方式。杜鵑花是木本花卉，雜交育種周期長，而且很難實現僅改變花色而不改變植物其它性狀的育種目標。

基因編輯技術具有設計簡便、效率高、成本低等特點。已成為動植物遺傳改良領域新的國際科技競爭點，對未來國際種業的升級和發展產生重要影響。“基因編輯技術給予了花色定向設計育種更多的可能性，可以克服傳統育種方法周期長、效率低、精確性低等缺陷，實現精準高效的花色改變，獲得目標品種。但基因編輯實施的前提是要對花色呈色的分子機制和調控網絡有充分的研究和解析。”張春英說。

該研究通過對杜鵑花色轉錄組和代謝組聯合分析，研究結果揭示的杜鵑花不同花色的著色機制和調控網絡，鑒定的大量和花色呈色相關的結構基因、轉錄因子和代謝產物，為未來杜鵑花基因編輯技術的實施，提供了理論基礎和可供操作的基因資源。

張春英告訴記者，希望未來杜鵑花品種的花色可因需要改變，可像設計工業產品一樣設計品種。但目標的實現首先要研究清楚花卉目標性狀調控的分子途徑和建立基因編輯技術體系。“目前，我們正積極地為杜鵑花基因編輯技術的實現積累基礎。”張春英說