觀賞植物花斑形成調控機制的研究進展

齊方婷 黃河

（北京林業大學園林學院 花卉種質創新與分子育種北京市重點實驗室 國家花卉工程技術研究中心，北京 100083）

花色是植物重要的觀賞性狀，被子植物的花色多樣性不僅體現在顏色的多變，還包括形成一些獨特的色彩圖案即花瓣彩斑（花斑）?；ò咭话闶侵富ò晟喜煌瑓^域出現的差異著色模式［1］，能給花朵增添極大的觀賞性。此外，花朵斑部內含物具備吸收可見紫外光的特質，使得花斑在昆蟲眼中呈現特異的顏色，能夠減少傳粉昆蟲的搜索時間［2-3］，因此，相較于單色花來說，帶有花斑的品種在繁衍上占據優勢地位，更能吸引傳粉者如蝴蝶［4］、蒼蠅［5］和黃蜂［6］的注意。而一些植物也可以利用花斑來抵御食草昆蟲［7］、防護紫外線以及適應不同的溫度［8］?？梢哉f花斑是植物進化、自然選擇和人工選擇的重要方向，在現代花卉業中具有重要意義［9］。因此，對花斑形成機理的探究尤為重要，目前，色素合成途徑研究較為透徹，而花斑的形成還涉及多種發育和環境信號參與，更具多變性和復雜性。已有研究對花斑形成過程中的化學物質組成和分子調控模式進行深入挖掘，就觀賞植物花斑的形成提出多種模型和假說，本文對此進行總結歸納，以期促進對觀賞植物花斑的深入研究。

1 花斑的分類及遺傳規律

1.1 規則型花斑

花斑可分為規則型花斑和不規則型花斑兩大類，規則型花斑主要包括脈絡狀（venation）、斑塊（blotch）、點狀（spots）、二色（bicolor）、花邊（picotee）、星型（star）、花眼（bull?eyes）以及蜜導（nectar guide）等類型（圖1?a-h）［1］，能按照遺傳的基本規律進行世代傳遞。部分植物的花斑性狀由單基因控制，在樹棉（Gossypium arboreum）［20］和猴面花（Mimulus lewisii）［21］中發現，花斑性狀在雜交子代中的分離比遵循簡單的顯性單基因遺傳規律。夏堇（Torenia fournieri）在腹瓣或背瓣表現出的多種著色模式也由單基因決定且通常為顯性性狀［22］，而Kondo等［23］在夏菫的一個品種中發現背瓣白色和紫色株系雜交后，F1花均為背瓣白色帶紫邊表型（半色系），半色系自交后代中白色∶半色∶紫色的分離比為1∶2∶1，屬于不完全顯性遺傳?？死ǎ–larkia gracilis）中心斑點和基部斑點花朵雜交F1代表現出雙斑點表型，F2中基部斑點∶雙斑點∶中心斑是1∶2∶1，為共顯性遺傳［24］。

圖1 規則和不規則型花斑Fig. 1 Regular and irregular flower spots

1.2 不規則型花斑

相對較為簡單的規則型花斑，不規則型花斑是指花瓣上有非固定的異色散點或條紋，形成園藝學上所謂的“灑金”“跳枝”“二喬”“二色”等（圖1?i-m），在牡丹（Paeonia suffruticosa）［25］、桃花（Prunus persica）［26］和矮牽牛（Petunia hybrida）［27］中發現，轉座子（transposons）或小片段插入、甲基化（methylation）和small RNA等均有可能形成不規則型花斑，其花斑性狀也可以遺傳給子代，但往往具有隨機性和可變性，遺傳過程不遵循孟德爾定律。此外，病毒感染也會導致不規則型花斑的產生，如病毒感染蘭科（Orchidaceae）植物后會出現花瓣壞死、色素不均以及嵌合條紋等現象［28］，大麗花（Dahlia pinnata）感染了煙草壞死病毒（tobacco streak virus,TSV）后會出現雜色花［29］。因病毒感染產生的不規則型花斑一般不能通過雜交的方式穩定遺傳給后代。

2 影響花斑形成的理化因素

花斑的本質是呈色上的差異，而花色在視覺上的呈現通常是由于色素對光的選擇性吸收和花內部結構的光散射性［30］，因此花瓣內色素物質的組成和分布是花斑形成的重要影響因素［15］。此外，細胞內環境（液泡pH、金屬離子及其絡合物［31］等）也影響著植物花斑的形成。

2.1 花瓣中色素的組成和分布影響花斑形成

自然界中，植物花朵的成色主要由類黃酮（favonoids）、類胡蘿卜素（carotenoids）和甜菜色素（betalains）三大類色素決定。其中，最為廣泛分布的類黃酮是形成黃、紅和藍色系花朵的重要組分，包括花青素（anthocyanins）、黃酮（flavones）和黃酮醇（flavonols）類化合物。花青素主要分為天竺葵素（pelargonidin, Pg）、矢車菊素（cyanidin, Cy）和飛燕草素（delphinidin, Dp）三大類及其衍生色素芍藥素（peonidin, Pn）、矮牽牛素（petunidin, Pt）和錦葵素（malvidin, Mv），它們共同組成了從橙紅色到藍色的花色區間。類胡蘿卜素決定了花色從黃到橙的變化區間。而甜菜色素目前主要在石竹目中發現，參與黃色系或紅色系花朵的形成［32-33］。

色素在花瓣中的不同位置或細胞中差異積累，使得花朵呈現獨特的色彩圖案。牡丹‘二喬’粉色區域主要積累1種芍藥花素衍生物，而紅色區域積累2種矢車菊素衍生物和2種芍藥花素衍生物［25］；克拉花花瓣有斑區積累Cy和Pn，無斑區積累Mv［24］。猴面花［21］、向日葵［34］（Helianthus argophyllus）和金魚草［35］中黃酮醇和橙酮類（aurone）化合物的累積使得花朵靠近花心的部位出現不同于花瓣背景色的白色或黃色斑區。一些蘭科花卉（orchids）如大花蕙蘭［16］和金黃石斛蘭［36］（Dendr?obium chrysotoxum）中花青素和類胡蘿卜素在不同花瓣中差異積累并形成了豐富的彩色圖案。東方黑種草（Nigella orientalis）花瓣發育早期只積累葉綠素，中期類胡蘿卜素含量上調，后期花青素在花瓣特定區域匯聚，共同組成了黃色花瓣帶有綠色眼狀斑點、紫紅色橫條紋和飛濺斑紋的復雜圖案［37］。

2.2 細胞內環境理化性質改變

花瓣細胞內部條件的改變會導致原本的色素分布出現變化，進而產生新的花色變異?；ò昙毎麅萷H的變化會使得原本純色的花朵出現脈絡或斑塊狀花斑，矮牽牛中PH5（P?type H+?ATPase 5）和AN1（ANTHOCYANIN1）都能通過促進局部花瓣細胞內部H+的跨膜運輸引起液泡內環境酸化，導致了多種花斑突變體的出現［38］。杜鵑花（Rhododendron oldhamii）中也發現紅色花瓣上部的紫紅色斑塊內細胞的pH高于其他部分［39］。除pH變化外，高濃度的Fe3+與山奈酚（kaempferol）類化合物形成的絡合物累積是郁金香［40］（Tulipa gesneriana）和北海道紫菫［41］（Corydalis ambigua）紫色花瓣出現藍色色素沉積的原因。

3 色素代謝途徑關鍵結構基因影響花斑形成

3.1 結構基因的時空表達影響色素積累

色素物質在花瓣不同區域的定位積累是花斑產生的重要原因，類黃酮的自然合成途徑目前已較為清晰［33］，因此，花瓣中控制色素物質合成的基因的時空差異表達對花斑形成起到了關鍵作用，Martins等［24］在克拉花中發現，花發育早期，花斑區域F3′H（flavonoid 3′? hydroxylase）和DFR2（dihydrokaempferol 2）表達顯著提高，積累Cy，而在發育后期，無斑區中DFR1和F3′5′H（flavonoid?3′,5′?hydroxylase）開始表達，并積累Mv，形成較淺的背景色。矮牽牛中CHS（chalcone synthase）在花瓣中的空間差異表達是星型和花邊型花斑形成的原因［14,27］。牡丹‘和諧’中一個在無斑區高表達的糖基化基因（UDP?glycosyltransferases, UGT）PhUGT78A22，使得花瓣有斑區和無斑區中色素的糖基化程度不同，引發花色差異［42］。此外，花青素轉運基因（glutathione S?transferase, GST）也會影響花斑的形成，在白色紅斑品種的樹棉中沉默GaGST后紅色斑點減少［43］。亞洲雜種百合中PSY（phytoene synthase）和HYB（β-ring hydroxylase）的差異累積導致了‘Connecticut King’和‘Virginale’花被片上分別出現橙黃色斑塊和窄橢圓形斑紋［44-45］。

此外，結構基因的序列差異如轉座子或小片段插入會改變其原有的時空表達模式，進而產生不規則型花斑。轉座子是指可從一個位置“跳躍”到另一個位置的一段DNA序列，日本牽?；ǎ↖pomoea nil）Tpn轉座子（transposable element of Pharbitis nil）與花斑性狀密切相關，在DFR、EFP（enhancer of flavonoid production）和3GT（flavonoid?3?O?glucosyltransferas）中分別發現Tpn1、Tpn13和Tpn10轉座子在非編碼區以及啟動子區域的插入，導致了矮牽?；ò臧邏K或者雜色花的形成［46-48］?？的塑埃―ianthus caryophyllus）CHI（chalcone isomerase）和DFR上的Ac/Ds（activator/dissociation）超家族轉座子dTdic1的插入會在花朵上產生白色的斑點或條紋［49］。而在‘二喬’牡丹F3′H編碼區的小片段插入，會使得花瓣部分區域花青素積累減少出現雜色［25］。

3.2 結構基因的競爭表達促進色素差異分布

色素物質的合成過程中，會出現不同結構基因編碼的酶作用于同一底物的情況，使得結構基因之間存在競爭表達。在類黃酮代謝途徑中，FLS（flavo?nol synthase）和DFR競爭同一底物柚皮素（narin?genin），猴面花DFR促進外側花冠合成花青素呈紅色，FLS使得內側花冠積累黃酮醇變成白色［21］。牡丹‘二喬’雙色花中粉色區域FLS的上調表達抑制了花青素的積累［25］。C. trapeziformis蘭花唇瓣的斑塊中CtrDFR和CtrLDOX（leucoanthocyanidin dioxygenase）的表達上調，CtrFLS表達下調，激活該區域花青素的合成［50］。黃色向日葵的花心中檢測到HaFLS1的高表達，促進槲皮素苷（quercetin）和二咖啡基奎寧酸（di?O?caffeoyl quinic acid, CQA）的積累，出現獨特的UV著色模式［34］。夏堇中，有斑區VwDFR、VwF3′5′H和VwANS（anthocyanidin synthase）的表達量遠高于非斑部，使其形成了積累Dp和Cy的黑色斑塊，而無斑區中花青素通路在柚皮素處被阻斷，只積累二氫槲皮素（dihydroquercetin），呈現黃色［51］。

4 花斑形成中的轉錄調控機制

在花斑形成的過程中，結構基因的差異表達影響著不同色素物質的積累，其受到多種轉錄因子的控制，因此轉錄調控是整個調控網絡的核心，已有大量研究揭示了花斑形成過程中的多種轉錄調控機制，主要包括單個以及多個調節基因直接或間接控制結構基因的定位表達等。

4.1 MYB轉錄因子調控花斑形成

在色素合成途徑中，MYB類轉錄因子發揮最重要的調控作用，其中，R2R3類MYB轉錄因子中的S5和S6亞家族能激活色素的合成；而S4亞家族因具備EAR（ERF?associated amphiphilic repression）和TLLLFR抑制基序，從而負調控色素積累［52］；R3類MYB轉錄因子則是一類花青素合成的抑制子［53］。已有大量研究顯示MYB轉錄因子參與花斑的形成，棉花（Gossypium hirsutum）BM位點（beauty mark）編碼的R2R3類MYB基因MYB113編碼區的單堿基突變（SNP）導致了花瓣基部斑點的出現［54］；夏堇和蝴蝶蘭TfMYB1內含子和PeMYB11啟動子區域的轉座子插入引發了多種著色模式的變化［55-56］。百合R2R3?MYB轉錄因子（如LhMYB12、LcMYBSPLATTER、LhMYB19L和LhMYB19S）參與雙色、點狀、刷痕狀、凸起式等多種斑點類型的形成［57-59］，其中，LhMYB12的等位基因LhMYB12?Lat在編碼區多了一段核苷酸序列的插入，能夠控制飛濺式斑點的形成［60］；而LhMYB19L在點狀和刷痕狀斑點中均能檢測到表達，但LhMYB19S僅在點狀斑點中表達，推測是因為LhMYB19S相較于LhMYB19L有一段序列的缺失以及若干SNP［58-59］。

MYB轉錄因子能夠通過直接激活或遏制花青素合成途徑結構基因的表達來控制花瓣不同區域色素的積累。百合中LrMYB15通過激活LrANS和LrDFR的表達促進凸起狀斑點處的色素累積［61］。牡丹中PsMYB30和PrMYB5可以分別與PsANS和PrDFR的啟動子結合來激活基因表達，導致花瓣基部出現紫紅色斑塊［62-63］。除調控花青素合成途徑結構基因外，MYB轉錄因子還可以通過控制類黃酮的分支代謝參與花斑的形成。猴面花的花冠喉部白色區域的形成是因為LAR1（leucoanthocyanidin reductase 1）位點編碼的R2R3?MYB轉錄因子激活FLS的表達進而合成黃酮醇，而不再積累花青素［21］。向日葵花朵中花心部分主要積累能吸收紫外光的黃酮醇，其在紫外光下呈現黑色，過表達HaMYB111能夠激活花心處HaFLS的表達，促進槲皮素等黃酮醇類物質的積累，使得深色花心范圍不斷擴大［34］。MYB轉錄因子還可與bHLH（basic helix?loop?helix）和WD40轉錄因子組成蛋白復合物（MBW復合體）激活下游基因的表達，從而共同調控色素代謝途徑［64］。彩色三葉草（Trifolium repens）中MYB轉錄因子RED LEAF和RED LEAFDIFFUSE都是通過與bHLH轉錄因子JAF13結合，正調控花青素合成促進葉脈斑紋的形成［65］。在百合中LhMYB18和LhMYB6需要與bHLH轉錄因子相互作用激活DFR的表達進而在花被片上形成斑點［66-67］。紫斑牡丹PsMYB12與bHLH和WD40蛋白組成的MBW復合體直接激活下游結構基因PsCHS的表達促進斑點形成［68］。

MYB轉錄因子對花青素的正向或負向的調控作用決定了色素物質的有無，不同于純色花，帶有花斑的花朵中不同區域積累的色素并不相同，這需要依靠多個MYB轉錄因子的協同調控。在金魚草中，MYB轉錄因子ROSEA1和ROSEA2決定了花瓣和花蕾的呈色模式，而VENOSA控制上唇瓣脈絡斑紋的形成［10,35］；在矮牽牛［69］和蝴蝶蘭（Phalaenopsis spp.）［70］中也發現了相似結果。克拉花CgMYB6控制背景色的形成，CgMYB1控制斑點處色素積累，CgMYB1在花瓣不同位置的表達分別形成了基部斑點和中部斑點，而CgMYB11和CgMYB12是花青素合成的激活子，它們在花瓣中的差異表達以及基因突變形成了更豐富的色彩圖案，如基部“白杯”的產生是因為CgMYB11僅在中上部表達，而花斑基部CgMYB12的等位基因CgMYB12W出現過早的終止密碼子進而不積累花青素；而中部條紋的出現是因為CgMYB11在上部表達，CgMYB1在基部表達，而花瓣中部CgMYB12出現缺失，只檢測到350 bp的外顯子，最終呈白色［71-73］。

近年來，一些研究深入挖掘了多個MYB轉錄因子共同控制花斑形成的調控機制，Ding等［74］在猴面花中提出了一個由2個MYB轉錄因子構成的“反應-擴散”模型，該模型由花青素激活子NEGAN（NECTAR GUIDE ANTHOCYANIN）和抑制子RTO（red tongue）組成，NEGAN激活RTO的表達，反之RTO能抑制NEGAN的活性，這兩個轉錄因子在花瓣中動態擴散并相互拮抗，在猴面花蜜導中形成了分散斑點。后續Zheng等［75］又在猴面花中鑒定出了一個NEGAN的同源基因MYB5a，發現它也能與RTO形成類似的模型，進而調控花斑形成。這種“反應-擴散”模型通過基因之間的此消彼長來形成斑點，這也導致形成的斑點大小不一，呈現一種動態模式。東方黑種草中激活子NiorMYB113?1負責在花瓣中上部積累花青素，而抑制子NiorMYB113?2能在花瓣背景色和花青素之間形成隔絕帶，控制色素在花瓣上積累的區域和邊界，最終構建出復雜的花斑圖案［37］。

4.2 其他轉錄因子調控花斑形成

雖然參與色素合成的結構基因是整個花斑形成中的關鍵基因模塊，但是花朵的著色模式是伴隨著發育進程逐步建立的，并受環境因素影響，因此一些參與發育進程的轉錄因子能夠直接或者上游調控花斑的形成。MADS?box（MCM1、AGAMOUS、DEFICIENS和SRF?box）轉錄因子中的A類（APETALA1）、B類（PISTILATA和APETALA3）、C類（AGAMOUS）和E類（SEPALLATA）是花器官發育的ABCDE模型的重要組成［76-77］。近年來，MADS?box轉錄因子被報道參與花朵差異著色模式的形成，在卡特蘭（Cattleya hybrid）中，與唇瓣的發育和分化有關的AP3（APETALA3）?1/2/3/4s和AGL6（AGAMOUS?like 6）?2s也參與了上下唇瓣的差異著色［78］。百合中抑制花被片中B類MADS?box基因TrihDEFa（DEFICIENSa）的表達，會使得花瓣由紅變白，斑點變淡或消失［79］。矮牽牛中單獨沉默C類MADS?bos基因pMADS3時，深藍色花瓣中部分區域的色素積累被抑制，出現藍白雙色的表型［80］。瓜葉菊中鑒定出了2個在白斑區高表達的C類MADS?box轉錄因子ScAG（AGAMOUS）和ScAGL11，它們相互作用形成二聚體，并通過直接結合ScF3H1（flavonoid 3?hydroxylase 1）和ScDFR3的啟動子來抑制花青素的積累，最終形成花斑［13］。

發育基因除了直接影響色素合成途徑結構基因的表達外，還可通過控制MYB基因的表達進而層級調控花朵著色模式的形成。在蝴蝶蘭‘Sogo Yukidian’中發現斑點僅在側萼片中出現且由PeMYB11控制，該基因受到一個變異的AGL6類MADS?box轉錄因子OAGL6?2調控，OAGL6?2可與OAP3?1結合形成蛋白復合體，能夠在改變花瓣下側萼片結構的同時上游調控PeMYB11的表達進而形成斑點，說明色素的差異定位積累可能是發育基因產生新功能的結果［81］。夏堇中CYC2（CYCLOIDEA）和RAD類（RADIALIS?like）轉錄因子RAD1在背側花瓣中特異性表達，其可直接結合MYB1基因，抑制該基因在此區域的作用，從而影響花青素合成途徑下游結構基因的轉錄，最終建立了夏堇背腹不對稱的著色模式［22,82］；而當TfCYC2的外顯子上插入一個Ty1/Copia?like型LTR（long terminal repeat）逆轉座子TORE2時，會導致TfCYC2和TfRAD1表達下降，白色背側花瓣腹側化并開始著色［23］。擬南芥（Arabidopsis thaliana）中TCP4（TEOSINTE?BRANCHED1/CYCLOIDEA/PCF 4）能夠直接結合葉綠素合成途徑結構基因PORB（protochlorophyllide oxidoreductase）和DVR（divinyl reductase）或者轉錄因子SOC1（SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO 1）的啟動子來降低花瓣遠端葉綠素的積累，促使tcp2、tcp3、tcp4、tcp5、tcp10、tcp13、tcp17 七個基因突變體的遠端花瓣的葉綠體轉化為白質體，綠色花瓣尖端呈現白色［83］。

5 花斑形成過程中的其他調控機制

目前，對于花斑的研究多集中于對轉錄因子的挖掘及其轉錄調控機制，觀賞植物復雜的顏色圖案模式的形成需要依靠多種調控手段的層層協作，并不局限于轉錄調控，而是包含了轉錄后調控、翻譯后調控、基因序列差異以及甲基化等不同水平的調控機制（圖2）。

圖2 花斑形成的多種調控機制Fig. 2 Multiple regulation mechanisms of the flower spots formation

5.1 轉錄后調控

轉錄后調控（post?transcriptional regulation）是指真核生物對轉錄出的mRNA進行加工，在轉錄后水平對基因表達起到重要的調控作用［84］，如可變剪接（alternative splicing）、小干擾RNA（small interfering RNA, siRNA）和microRNA（miRNA）等均被發現能夠調控觀賞植物花斑的形成?？勺兗艚幽軌虍a生多種mRNA，翻譯出不同功能的蛋白，但也可以引起翻譯的提前終止，使蛋白改變或喪失原有功能［85］，因此，在花朵著色過程中，可變剪接極易產生不規則型花斑。跳枝桃就是因為可變剪接使得ANS在紅色花中有兩種不同長度的轉錄本，而在白色花中僅檢測到一種轉錄本［86］。

small RNA（sRNA）是指一類小片段的不編碼蛋白的RNA分子，能夠通過引起基因轉錄后沉默來參與花斑形成［87］。在日本龍膽（Gentiana scabra）［88］和秘魯三角梅（Bougainvillea peruviana）［89］的雙色花中都檢測到了sRNA在花朵白色部位的大量累積。sRNA又可進一步分為siRNA和miRNA，植物內源性siRNA來源于長的雙鏈RNA（dsRNA），雙鏈siRNA與Argonaute（AGO）蛋白形成基因沉默復合體RISC（RNA?induced silencing complex）降解互補配對的靶mRNA從而抑制基因表達［90］。siRNA引起的基因沉默能夠調控花瓣的差異色素沉著，遺傳過程中的染色體重排導致了矮牽牛星型和花邊型的花中存在兩個頭尾串聯的CHS?A，它們能夠產生21 nt的siRNA并降解花瓣白色區域CHS?A成熟mRNA，引起色素的差異空間積累［14］。金魚草花冠中一個含有Am4′CGT（chalcone 4′?O?glucosyltransferase）反向重復序列的SULF優先表達，產生sRNA抑制Am4′CGT的表達，使得蜜導更為醒目，以此吸引授粉者［91］。Liang等［92］在猴面花花冠中發現顯性的YUPL（YELLOW UPPER）等位基因能夠產生靶向MYB轉錄因子RCP2（reduced carotenoid pigmentation 2）的siR?RCP2，抑制花冠中的類胡蘿卜素積累，而RCP1可能位于YUP的上游抑制siRNA的產生并在蜜導中特異表達。這一發現也證明siRNA可能通過控制MYB轉錄因子參與花斑形成中的層級調控。

miRNA是一類18-25 nt的非編碼小分子，來源于具有堿基對折疊結構的初級miRNA（pri?miRNA），成熟的miRNA組成RISC復合體，抑制靶基因的表達［93］。miRNA?mRNA模塊參與植物著色模式的形成，miR156能夠靶向SPL（SQUAMOSA）基因的啟動子序列，而SPL轉錄因子通過破壞MBW復合體的穩定來抑制花青素的合成，在擬南芥［94］和芍藥（P.lactiflora）［95］中發現，miR156?SPL模塊能夠影響花青素在擬南芥莖稈或側枝上的定位積累?，F有研究顯示，miRNA也影響花斑的形成，蝴蝶蘭品種‘Panda’中PeMYB7和PeMYB11控制花瓣紫色斑點的形成，而靶向這兩個MYB基因的miR156g和miR858在非斑點區域積累，抑制了花青素的合成［96］。百合LhMYB12是花青素的激活子，在很多雙色花中均能檢測到其表達［57］，Yamagishi等［97］發現miR828在百合雙色花中的下半部分的積累高于上半部分，并且通過靶向LhMYB12的mRNA降解其轉錄本積累，導致花被片的下部呈現為白色。牡丹‘島錦’中鑒定出2個可能參與雙色花形成的miRNA（miR858和miR156a?5p），推測其可能通過調控PsMYB12來影響花瓣中花青素的差異積累［98］。

5.2 翻譯后調控

泛素化（ubiquitination）是常見的翻譯后修飾，是指泛素信號被26S蛋白酶體識別，從而降解靶向蛋白質的過程［99］。泛素化參與植物的多種代謝途徑并影響花斑的形成，牡丹‘和諧’E3泛素連接酶PhRING?H2（ring domain?containing protein）與PhCHS相互作用，通過降解PhCHS抑制花發育后期花瓣中色素的積累，參與斑塊的形成［100］。菊花‘Noble Wine’（NW）粉色舌狀花上帶有紫色斑紋，與純紫色品種相比，NW中編碼F?box（泛素化途徑中特異識別底物的蛋白）的基因高表達［101］。

5.3 DNA甲基化

DNA甲基化是指在甲基化轉移酶（methyltrans?ferase）的作用下，基因組的核苷酸對的胞嘧啶上結合一個甲基基團，形成5?甲基胞嘧啶（5?methylcy?tosine），植物中甲基化位點一般為對稱的CG位點、CNG位點和不對稱的CHH位點3種，甲基化能夠在不改變DNA序列的情況下，通過改變DNA或組蛋白（histone）的結構或穩定性來調控基因表達［102］，甲基化往往會使得基因失去原本的功能，主要參與不規則型花斑的形成。文心蘭（Oncidium spp.）CHS基因上游啟動子區域的甲基化導致基因失活，使得蜜導區域喪失了紅色的色素斑點［103］；牡丹‘島錦’bHLH1的甲基化是其花瓣呈紅白雙色的原因［104］；而桃花雜色花蕾的形成是因為LDOX的甲基化降低了基因活性，花青素的合成減少［105］。紫斑牡丹花瓣中PrF3H和PrANS啟動子處于高度甲基化狀態，而隨著花瓣發育，其在斑部區域的甲基化水平顯著降低，非斑部依舊維持較高水平，進而導致了花青素的差異積累［106］。

6 展望

花斑促進了自然界中花色表型的多樣化，顯著增加了花卉的觀賞和經濟價值，同時也折射出被子植物在適應環境變化和提升生存能力過程中的進化趨勢。因此，探究花斑形成的機理對生物多樣性形成和生物進化具有重要意義。已報道的轉錄調控機制主要圍繞類黃酮代謝通路，MYB轉錄因子仍然是大多數植物花斑形成的關鍵轉錄因子，而一些發育類基因也逐漸被鑒定出具備調控花青素合成的新功能。雖然現今的研究無法提出一個完整的具有普適性的分子調控網絡，但在不同植物中發現的多種調控模式極大地促進了花斑研究的進程（圖2）。新的轉錄因子挖掘、轉錄因子的層級調控、生物代謝的協同選擇以及套用數學模型（位置效應和“反應-擴散”等）解析花斑形成［107］都是后續研究的諸多方向，有望能從不同角度不同層次解析并完善觀賞植物花斑形成的分子機理。