香荚兰（Vanilla planifolia Andrews）是兰科多年生热带藤本植物，原产美洲热带雨林，享有“天然食品香料之王”美誉，广泛应用于食品和化妆品领域。其全球年消费量超2000吨，且需求仍逐年递增。然而，香荚兰独特的蕊喙结构成为制约产业发展的瓶颈。蕊喙是兰科植物蕊柱前舌状突起，由柱头不结实裂片发育而成。它虽能避免自花授粉，却阻碍了风媒和虫媒传粉。离开原产地后，香荚兰难以自然传粉，在我国引种后，只能依赖人工授粉，因成本高和环境制约，导致授粉率低，不仅使得果荚价格上涨，还使其种植面积和产量持续下滑。
MADS-box蛋白在被子植物花器官的形成和发育过程中发挥关键调控作用，是ABCDE花发育模型中起主要作用的转录因子。由于香荚兰蕊喙是花器官的变态发育结构，其形成过程很可能与MADS-box有关。因此，研究MADS-box 基因在香荚兰蕊喙形成过程中的表达特征，筛选关键基因，有助于揭示蕊喙形成机理，为改善香荚兰自然授粉过程提供了新策略。
2025年7月，Beverage Plant Research 在线发表了中国热科院香饮所资源育种团队题为Genome-wide identification of the MIKCC-type genes in Vanilla planifoliaand expression studies in the development of the rostellum 的研究论文。
本研究选取了香荚兰花发育的四个关键时期（图1），并通过创新性去除或保留的采样方法，分析了香荚兰中蕊喙中的差异表达基因。通过全基因组筛选，共鉴定出47个VpMADS 基因，其中22个成员被归类到MIKCC亚组。基于基因组数据，分析了上述基因的位置、结构和保守基序。所有MIKCC型基因被分为10个系统发育簇。基因复制分析表明，片段复制是香荚兰中MADS-box 基因扩增的主要驱动力。通过RNA测序鉴定差异表达基因，并开展加权基因共表达网络分析（WGCNA）。WGCNA模块分析表明，VpMADS11 和VpMADS12 这两个基因可能在香荚兰合蕊柱的形成中发挥关键作用。它们不仅在蕊喙或合蕊柱中表现出显著高表达，而且其所在的模块与蕊喙或合蕊柱发育存在高度正相关性。实时荧光定量PCR结果也进一步证实了VpMADS 基因在花发育过程中的表达模式（图2）。
总体而言，VpMADS 基因很可能在香荚兰花器官发育，特别是在合蕊柱和蕊喙的形成中发挥关键且不可或缺的作用。本研究为了解香荚兰中的MADS-box 基因家族提供了基础见解，为该植物合蕊柱和蕊喙发育机制的研究提供了重要参考。

图1 香荚兰花的不同时期与结构

图2 香荚兰MADS 基因家族生物信息学分析及表达量分析

中国热带农业科学院香料饮料研究所苏凡助理研究员和闫林研究员为共同第一作者，李靖为通讯作者。本研究得到了海南省自然科学基金青年基金项目（321QN326）的支持。
原文链接：https://doi.org/10.48130/bpr-0025-0026PDF下载：bpr-0025-0026.pdf

关于Beverage Plant Research
Beverage Plant Research 是一本开放获取的期刊，致力于传播饮料作物领域研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、评论和观点。主题范围包括但不限于饮料植物生物学、品质与化学分析、饮料植物与人类健康等。本刊由中国农业科学院茶叶研究所、中国茶叶学会与Maximum Academic Press联合出版，期刊主编由中国农业科学院茶叶研究所陈宗懋院士与美国农业部农业研究局张大鹏教授共同担任。目前期刊已被Scopus、CABI等国际知名大型数据库收录。
期刊官网：www.maxapress.com/bpr投稿链接：mc03.manuscriptcentral.com/bevpr

来源: 中国茶叶学会

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