谁在左右墨兰瓣型?

       谁负责摁下墨兰“开花键”?

       叶色为啥“说变就变”?

       墨兰为何叫墨兰?

      谁成就了“王者之香”?

      近日，我国科研人员通过基因研究找到回答这些问题的权威“证据”。

       广东省农业科学院环境园艺研究所、广东省园林花卉种质创新综合利用重点实验室朱根发研究员团队近日在国际著名期刊《Plant Biotechnology Journal》发表一项重大成果，经过五年的努力，该团队首次发现了墨兰花型、花期、叶色、花色、花香等多个独特性状的形成原因。

这是第一个报道的我国传统国兰的基因组，也是迄今发表的兰科植物属种基因组中最大的基因组，研究结果将为国兰的分子育种应用和性状定向改良奠定重要基础。

研究团队

      “重复序列多、组装注释是重点。我们2017年启动研究，2018年就进入了测试环节，一直到今年才完成，其间难度可想而知。”朱根发在接受《中国花卉报》记者采访时表示，研究难点首先是兰科植物基因组比较复杂，种间差异较大。
        其次，墨兰基因组是迄今发表兰科植物中最大的基因组，比蝴蝶兰、拟兰、铁皮石斛大了3倍。基因组重复序列也是最多的，给组装和注释工作增加很多难度。

墨兰植物形态特征与基因组结构 

    朱根发介绍说，整个研究期间最耗时间和精力的部分是要阐释墨兰重要观赏性状的分子调控机理，尤其是花型、花香、花色和开花时间。“墨兰一年只开一次花，通常在春节假期，所以从性状调查、生理分析和采样做实验，都要抓住过年这段时间去做。”朱根发说。    
　　墨兰叶色浓绿、花姿优雅，花幽香高洁，且其花期恰逢中国传统节日春节，又称报岁兰，备受中国和受中国文化影响的亚洲国家人们的喜爱。南宋末期越时庚《金漳兰谱》中描述墨兰：“色深紫，有十五萼，干紫英红，色映人目，如翔鸾翥凤，千态万状；叶则高大刚毅劲节，苍然可爱。”墨兰因其丰富的瓣型、叶色以及香气特征使得其成为研究兰科植物进化的理想材料。
        据了解，此项研究的重大意义在于利用高质量的墨兰基因组序列，进行了系统的比较基因组学研究，着重阐述了墨兰花型、花期、花色、花香和叶色等5个重要观赏性状的分子调控和进化机制。
谁在左右墨兰瓣型?    
　　国兰的花型非常丰富，有梅瓣、荷瓣、水仙瓣、蝶瓣、多瓣奇花等花型。
      为什么会有这么多花型?研究发现，墨兰花型的调控主要由MADS基因的扩张和亚功能分化决定，新发现P-code基因的显著扩张，新发现4个SEP基因中CsSEP4对墨兰合蕊柱发育的重要作用，并在拟南芥中证实对心皮发育的促进作用。
谁负责摁下墨兰“开花键”?
         大部分国兰如春兰、墨兰、莲瓣兰、春剑是在春天开花的，这些国兰都需要依赖一定的低温来促进它开花。
       研究发现，墨兰没有进化出多年生木本调控低温开花的DAM基因，而由SVP起主要作用。SVP有更广泛的蛋白结合活性，可与AP1和SOC1互作，响应低温，调控开花，且识别位点与典型的春化植物十字花科中的保守位点不同。

广东省农业科学院环境园艺研究所选育的墨兰新品种‘四季花墨兰’。特点：可多次开花。

叶色为啥会“变脸”?
       大部分墨兰品种的叶色墨绿，而在栽培过程中会出现叶片有白色黄色斑纹或线纹的变化，而且类型多样，在国兰鉴赏中称为叶艺或线艺。它是怎样产生的呢？
        这次研究发现，墨兰叶色的频繁变异主要原因可能是由于糖代谢途径中CH1亚族基因的严重收缩，造成糖代谢受阻，类囊体垛叠淀粉粒结构破碎，叶绿体解体造成叶色变异。

墨兰为何叫墨兰?
        墨兰大多品种的花色是紫黑色，所以叫墨兰。研究团队分析得出，墨兰的花色成分包括矢车菊素和飞燕草素，而蝴蝶兰中没有飞燕草素。
        造成成分差异的主要原因是控制花色的F3’5’H基因在不同兰花中的表达差异，蝴蝶兰中F3’5’H基因不表达，但该基因蛋白序列在兰科植物中高度保守，底物识别位点完全一致，差异在于启动子上MYB结合位点不同。
        墨兰中存在更多的花色苷调控相关MYB基因，推测是导致墨兰花色素积累，开紫黑色花的主要原因。

重要观赏性状的分子调控与进化机制

“王者之香”怎么来的?
      由于香味特别，国兰被称为“王者之香”。研究人员分析发现，墨兰的特殊花香物质主要是倍半萜类，发现TPS合酶中b亚族显著扩张且基因表达模式与释香规律关联紧密，找出了墨兰特殊香气物质合成的关键TPS基因。     
　　朱根发表示，今后在这个研究成果的基础上，继续针对国兰鉴赏的重要性状，通过表型组、基因组、转录组、代谢组等多组学分析，深入对这些性状进行功能基因的挖掘和应用，提升国兰的育种效率，培育突破性新品种。

广东省农业科学院环境园艺研究所选育的墨兰新品种‘迎春素墨兰’。特点：元旦前后开花，比一般墨兰的花期提早1个多月。

       2017年开始，该研究团队联合深圳兰科中心、华南师范大学、福建农林大学、台湾成功大学，在广东省自然科学基金团队项目、国家重点研发专项、国家自然科学基金、广州市重点研发项目等项目资助下完成。