演化生物學中一個“惱人之謎（abominable mystery）”就是花器官的神奇出現和多樣化（達爾文，1868）。通常，一朵花從內而外包含四類器官：萼片、花瓣、雄蕊和心皮（雌蕊）；而被子植物中由萼片和花瓣形成的花被（perianth）形成了異常豐富多彩的展示性組織，對其傳粉成功和物種延續至關重要。因應環境因素的高度可變，植物發展出了重瓣花（doubled flower，DF）。DF性狀不僅是非常重要的生物學創新性狀，也是非常重要的經濟學性狀，在經濟作物特別是包括玫瑰、康乃馨等切花園藝作物中受到強烈人工選擇，故而其分子遺傳調控機制備受關注。

中國科學院昆明植物研究所胡金勇團隊長期聚焦植物關鍵性狀如開花時間、花器官等形成與多樣性的分子遺傳調控機制解析，取得了系列研究成果并發表在National Science Review（2021）、Plant Cell（2023）、Plant Communications（2024）、Plant Physiology（2023）、Plant Journal（2023）、Horticulture Research（2022a/b）。最近，團隊以模式植物擬南芥等花重瓣化的遺傳調控機制為核心，系統總結了植物特別是園藝作物重瓣花形成的研究現狀和相關基因調控網絡；除了很多研究發現的miR172/AP2-like的序列變異造成DF外（圖1），其他因素特別是控制干細胞分生組織的WUS-CLV3模塊中出現的序列和表達變異也是花瓣數目特別是“超重瓣（super doubled flower）”形成的關鍵因素之一；當然，如生長激素、溫度等也會通過整合染色質穩定性調控因子等來控制DF性狀（圖2、3）。最后提出，基于團隊發展的“自然突變體（natural mutant）”理念，借助于高通量測序如時空組學（spatial transcriptomics）和單細胞組學（single-cell RNA sequencing）技術、高效基因編輯技術等，構建高效轉基因體系，更多DF性狀形成調控機制會被揭示，并會有效促進DF等性狀的靶向性種質創新。

研究不僅總結了植物花瓣數目多樣化形成與維持調控機制和相關基因調控網絡，還為進一步解析基于現代組學聯合高效編輯技術靶向性開展種質創制提供了新思路。研究成果以Molecular and genetic regulation of petal number variation in plants為題發表于植物學經典期刊Journal of Experimental Botany。中國科學院昆明植物研究所博士研究生王丹為論文第一作者，昆明植物所胡金勇研究員和董雪副研究員、法國里昂大學Mohammed Bendahmane教授為共同通訊作者。昆明植物所博士后仲米財、蔣曉東和崔衛華參與了本項工作。該研究得到了云南省科學技術廳重大科技專項計劃（202302AE090209）、國家自然科學基金（32370578）和中國科學院戰略性先導科技專項（XDB31000000）支持。

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圖1?miR172/AP2-like變異與重瓣性狀形成

圖2?重瓣性狀形成的內在遺傳與外界環境因子

圖3?同源異型轉化與原基干細胞調控網絡變異很可能導致超重瓣性狀形成