花色和花香是決定觀賞花卉經濟價值的核心性狀，兩者在花發育過程中常呈現協同變化規律，但背后的調控機制長期未被完全解析。近日，東北師范大學高翔教授團隊連續在國際植物學知名期刊New Phytologist發表了兩項重要研究成果，系統揭示了香雪蘭中兩套獨立的色香協同調控分子模塊，為觀賞花卉多性狀同步改良提供了全新的理論基礎與基因工具。

研究團隊以兼具艷麗花色與濃郁香氣的觀賞花卉香雪蘭為研究材料，圍繞花青素（花色核心物質）與芳樟醇（花香核心物質）的協同調控機制展開深入探究，先后鑒定出兩個層級的負調控模塊：

上游層級調控：ATAF1-AP2/ACE1-MYB級聯調控

團隊發現了由NAC轉錄因子FhATAF1作為上游開關，激活兩個負調控因子FhAP2與FhACE1的表達，后者通過直接結合并抑制花色、花香合成通路的MYB類激活子（FhPAP1與FhMYB21L2）的功能，同時降低其轉錄水平，從而雙重負向調控色香物質合成。

FhATAF1-FhAP2/FhACE1-MYB調控模式圖

值得關注的是，FhATAF1、FhAP2與FhACE1還可能參與花型、花瓣大小、花期等性狀的調控，這一發現為解釋花卉馴化過程中“重瓣大花、花期延長常伴隨香氣減弱”的普遍現象提供了新的分子視角。該研究以“The ATAF1-AP2/ACE1-MYB regulatory cascade negatively orchestrates flower color and scent formation inFreesiahybrida”為題于2026年1月發表在New Phytologist上。

下游精細調控：FhMYB4雙通路“剎車”因子

在上述級聯調控的下游，團隊進一步鑒定到SG4家族R2R3-MYB轉錄因子FhMYB4作為另一層關鍵調控節點，通過兩種獨立機制實現對色香合成的協同抑制：一方面直接競爭結合花色、花香合成關鍵酶基因啟動子上的順式元件，另一方面通過競爭性結合bHLH輔助因子，破壞MYB激活復合物的形成，從而精準控制色香物質的積累水平，避免過度合成。

FhMYB4調控香雪蘭‘Red River?’花色花香模式圖

基于對FhMYB4調控機制的深入解析，團隊通過對其功能結構域的定向改造，成功將天然的轉錄抑制子轉變為能夠同時強效激活花色與花香合成的雙向激活子。實驗驗證顯示，改造后的工程化載體不僅能顯著提升香雪蘭的花青素與芳樟醇關鍵基因的表達，還對模式植物擬南芥中色香合成關鍵基因表現出保守的調控功能，為后續觀賞花卉分子育種提供了極具應用潛力的基因資源。本研究以“FhMYB4: a dual-pathway repressor coordinating floral color and scent inFreesiahybrida”為題于2026年5月發表在New Phytologist上。

兩項研究共同構建了香雪蘭色香性狀協同調控的分子網絡，不僅深化了植物次生代謝精準調控的理論認知，更為打破傳統育種中性狀改良“顧此失彼”的瓶頸提供了參考，為實現花色、花香、花型、花期等多個觀賞性狀的同步定向改良開辟了新路徑。

東北師范大學博士生張佳為論文第一作者，碩士生李紅玉、劉若楠等人協助參與了實驗設計與數據分析，李月慶副教授、高翔教授為論文的通訊作者。浙江農林大學趙宏波教授與法國圣埃蒂安大學Beno?t Boachon在論文寫作和數據分析方面提供了幫助。該研究得到了國家自然科學基金、中國博士后科學基金資助項目、中央高校基本科研經費和浙江省培育新農業品種重點科技專項的資助。

東北師范大學花卉遺傳育種團隊長期圍繞花香等觀賞性狀改良的育種需求，（1）解析了多個主要香氣物質的合成通路；（2）從進化的角度解析了不同植物類群萜類合酶影響香氣多樣性的機制；（3）從進化的角度解析了SG6家族MYB轉錄因子的功能保守性和分化機制；（4）創新性地發現了SG4MYB，SG19 MYB，AP2，ACE1，ATAF1等轉錄因子對植物花色苷和芳樟醇的協同調控作用。2018年以來，團隊帶頭人高翔教授以通訊作者身份（含共同）在 Nat. Commun，New Phytol（3篇），Plant Physiol（3篇），Plant Commun，Plant J，Hortic Res（4篇），J Exp Bot（3篇），Crop J（2篇），Hortic. Plant J，Commun Biol，Plant Cell Physiol（2篇）等期刊發表 SCI 論文22篇，包括封面論文 2 篇，ESI前1%高被引論文2篇，1篇配發同期評述。擔任Ornam. Plant Res.聯合主編，Hortic. Res. 副主編，Hortic. Plant J.和園藝學報編委，積極為觀賞園藝領域服務。獲得吉林省科技進步一等獎1項，吉林省青年科技獎1項。未來將致力于芳香花卉的分子育種理論和實踐的探索，服務于花卉新品種培育和高值化利用。

相關文獻：

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[2] Zhang J. et al. FhMYB4:A Dual-Pathway Repressor Coordinating Floral Color and Scent in Freesia hybrida . New Phytol. 2026. doi:10.1111/nph.71266.

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https://doi.org/10.1111/nph.71266

https://doi.org/10.1111/nph.70733