幼苗叶色由紫转淡！转录组揭示旱稻花青素积累的分子调控机制

水稻是全球主粮，随着大众健康需求提升，富含花青素的紫叶水稻因抗氧化、观赏、抗逆等多重价值备受关注。花青素作为类黄酮关键产物，既是叶片紫色表型的物质基础，也能提升水稻耐低温、干旱、紫外胁迫能力，紫叶性状还可作为育种直观形态标记，同时助力景观农业发展。目前拟南芥花青素合成通路研究较为成熟，水稻相关合成基因虽已有报道，但幼苗期花青素动态积累的分子调控机制尚不清晰。

2026年6月16日，Agronomy上发表一篇题为“Transcriptome Analysis and Identification of Key Genes Involved in Anthocyanin Biosynthesis in Leaves of Upland Rice Seedlings of Landrace 17SM-19”的研究性文章，该研究以旱地稻地方品种 17SM-19 为材料，测定一叶期（S1）与二叶期（S2）叶片花青素含量，利用转录组测序，筛选差异表达基因并完成 GO、KEGG 富集、系统进化分析，结合qPCR验证测序结果；结果显示S1花青素含量显著高于S2，共鉴定出9865个差异基因，上调4702个、下调5163个，差异基因显著富集于光合作用、核糖体等通路，筛选得到10个花青素合成结构基因与4个调控转录因子，qPCR 证实转录组数据可靠，明确了幼苗叶片花青素随发育降低的分子基础，挖掘出一批花青素合成关键候选基因。

样本测序数据量 6.67–7.22 Gb，所有样本 Q30＞93%，测序数据质量合格；以 S1 为对照筛选 DEGs，共得到 9865 个差异基因，其中 4702 个上调、5163 个下调，火山图与聚类图直观展示基因整体表达分化情况。

上调 DEGs 显著富集类囊体、光合作用、能量代谢等 GO 条目，光合作用、碳代谢等 KEGG 通路；下调 DEGs 显著富集核糖体、蛋白复合体、DNA 复制相关条目与通路，说明苗期发育转换过程中光合、蛋白合成、DNA 复制等代谢通路发生剧烈重塑，参与花青素动态调控。

从差异基因中筛选 10 个花青素合成结构基因，4 个 PAL 家族基因在 S2 上调，CHS、F3H、F3’H、DFR、ANS 等 6 个下游合成基因均在 S2 下调；从 130 个 MYB/bHLH/WD40 转录因子中经进化树筛选得到 1 个 MYB、3 个 bHLH 候选调控基因，推测下调的 bHLH 是花青素合成关键正向调控因子。

随机选取 8 个差异基因开展 qPCR，所有基因上下调趋势与转录组测序结果完全一致，部分基因两时期表达差异显著；qPCR 与 RNA-seq 表达量相关性 R²=0.9065，证明转录组数据真实可信。

对 10 个结构基因、4 个调控基因进行 qRT-PCR 验证，仅 3 个基因因表达量过低无法检测，其余基因表达趋势均与转录组匹配，5 个基因表达差异达显著水平，进一步确认筛选得到的基因为花青素合成关键候选基因。

该研究以紫叶旱地稻 17SM-19 为材料对比一叶期和二叶期，发现幼苗叶片紫色变淡是花青素含量大幅下降导致；转录组测序筛选出近万个差异基因，富集到光合作用、核糖体等相关通路，从中鉴定出 10 个花青素合成结构基因和 4 个调控基因，qPCR 验证了测序数据和候选基因的可靠性，明确了水稻苗期花青素积累随生长减弱的分子特征，为水稻花青素相关分子育种提供关键基因资源与理论支撑。