廣東
一朵菊花，為何能變出平瓣、匙瓣、管瓣萬千形態？
菊花是我國十大傳統名花，也是全球四大切花之一，其獨特的頭狀花序與豐富花型，是觀賞價值與產業應用的核心。菊科植物花瓣合生形成花冠筒，是被子植物演化的關鍵形態創新，而舌狀花花冠筒的融合程度，直接決定花型分化，長期以來，環狀原基如何發育成不同花冠筒、激素如何精準調控花瓣不對稱生長，一直是植物發育與演化領域懸而未決的科學難題。
北京時間2026年4月28日，南京農業大學園藝學院菊花遺傳與種質創新團隊在國際頂級綜合性期刊《PNAS》在線發表突破性成果，題為An auxin-induced transcriptional cascade CmBES1-CmSAUR66 orchestrates the ray floret development in Chrysanthememum morifolium。該研究系統解析生長素介導的分子調控通路，破解菊花舌狀花花冠筒發育機制，為合瓣花發育與激素信號協同調控提供了全新的分子認知。
從“形態之謎”到“調控密碼”：菊花花冠筒為何難破解？
菊花頭狀花序由舌狀花與管狀花組成，舌狀花的花冠筒融合程度，是平瓣、匙瓣、管瓣等核心花型分化的決定因素，也是育種改良的關鍵靶點。但學界長期面臨三大瓶頸：花冠筒由環狀原基發育而來，背腹不對稱生長的調控機制不明；生長素作為核心激素，如何精準調控早期合瓣植物花冠筒融合的分子通路不清楚；合瓣花冠發育與生長素信號的協同調控網絡尚未建立，制約分子育種精準設計。傳統研究多聚焦形態觀察與少數基因篩選，難以系統解析多基因、激素信號協同調控的完整機制，無法支撐從“表型描述”到“分子設計”的跨越。
從“一條通路”到“完整模型”：團隊如何破解調控難題？
為攻克這一難題，團隊以200份代表性切花菊種質為材料，構建多組學聯合解析體系，實現從基因定位到功能驗證、再到調控通路解析的完整閉環。研究通過全基因組關聯分析，精準定位7個顯著連鎖SNP位點，篩選103個候選基因；結合平瓣、管瓣品種瓣型轉錄組對比，鎖定23號染色體上的CmSAUR66為核心調控基因。該基因在平瓣菊花中高表達，管瓣材料中顯著下調；同時關鍵遺傳變異位點與花冠筒融合性狀高度連鎖，直接調控舌狀花形態建成。沉默CmSAUR66顯著促進花冠筒融合，驅動舌狀花由平瓣向管瓣轉變；該基因通過調控背腹不對稱關鍵因子CmCYC2c的時空表達，抑制背瓣伸長，決定花冠筒最終形態。
SAUR是典型早期生長素響應基因，團隊發現獨特調控模式：生長素可快速激活CmSAUR66轉錄；但在持續生長素處理則顯著抑制其表達，正向促進花冠筒融合。CmSAUR66沉默后，生長素響應特征顯著改變，證實其為銜接生長素信號與舌狀花發育的核心樞紐。通過生化實驗與激素驗證，團隊首次完整解析舌狀花管瓣性狀建成的關鍵通路：持續激活的生長素信號誘導CmBES1高表達，CmBES1直接靶向沉默CmSAUR66解除對CmCYC2c的抑制，從而使背腹瓣同步伸長形成高度融合的管瓣舌狀花。
生長素通過CmBES1-CmSAUR66模塊調控舌狀花發育的工作模型
科學意義與育種潛力
這項成果系統闡明了被子植物早期合瓣花花冠筒發育的分子調控網絡，完善了合瓣花發育的理論體系，豐富了菊科頭狀花序發育的生長素調控模型。作為我國菊花領域首篇發表于PNAS的研究，成果將我國菊花發育生物學研究推向國際前沿，為植物花器官形態建成與演化研究提供了新視角。研究明確的關鍵基因與技術手段已申請相關發明專利（公開階段），可為菊花花型分子育種、種質創新提供理論依據與基因資源。
南京農業大學博士研究生賈棣文為論文第一作者，丁蓮副教授、陳發棣教授為共同通訊作者，陳素梅教授、蔣甲福教授、蘇江碩副教授等團隊成員共同參與該項研究工作。
研究得到國家自然科學基金重點項目、國家自然科學基金聯合基金項目、國家現代農業產業技術體系、江蘇省種業振興“揭榜掛帥”項目等資助。
論文鏈接：
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2527961123
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