鸢尾属（Iris L.）花卉因花型独特、花色丰富和生态型多样成为园林绿化和庭院美化中重要的宿根花卉之一。全球约有野生鸢尾300种，以落叶种为主，仅少量种类可常绿越冬，在园林应用中广受欢迎。近日，Journal of Experimental Botany（IF5=7.860）在线发表了浙江大学夏宜平教授团队题为MADS-box transcription factors determine the duration of temporary winter dormancy in closely related evergreen and deciduous Iris spp.的研究论文。该研究以鸢尾（I. tectorum）和蝴蝶花（I. japonica）这两种应用最为广泛的落叶与常绿近缘种质为材料，通过物候观测、生理生化变化和比较转录组分析，揭示了调控常绿与落叶根茎类鸢尾越冬休眠的分子机制，丰富现有植物休眠研究理论，也为阐释宿根花卉常绿与落叶性状调控规律奠定基础。

越冬休眠是多年生植物应对冬季不良环境最重要的生存策略。近年来，由于全球气候异常加剧，相关调控机制在具有重要经济价值的多年生双子叶植物中得到了广泛研究。双子叶植物越冬过程具有典型的生理和生态休眠阶段，然而，部分多年生单子叶植物越冬过程不需低温打破休眠，仅有生态休眠过程，目前此类短暂越冬休眠的调控机理尚不明确。通过多年物候观测发现：鸢尾和蝴蝶花越冬休眠过程均仅有生态休眠，将休眠植株移至适宜条件下能迅速恢复生长，且在同一栽培地区二者越冬休眠期存在明显差异，是研究多年生单子叶植物短暂越冬休眠机理的理想材料。

图1 根茎类鸢尾与休眠研究模式植物——杨树越冬休眠过程对比

该研究选取鸢尾和蝴蝶花越冬休眠过程中5个关键时期样品，即：秋季生长期、休眠诱导期、休眠期、休眠解除期和春季生长期，分别采用二、三代结合方式进行转录组测序并获得各自参考转录组。差异表达分析表明：大量MADS-box家族基因在二者不同休眠阶段差异表达，可能在调控鸢尾越冬休眠过程中发挥重要功能。通过WGCNA共表达分析找到分别与冬季生长率呈显著正、负相关的生长模块（red）和休眠模块（brown），MADS-box家族基因 FUL/AP1 和 SVP 分别位于两个模块，并与植物激素合成与信号转导、碳水化合物代谢和环境响应通路基因共表达。

随后对上述通路的基因表达和生理生化变化进行分析，结果表明脱落酸和茉莉酸在协调两种鸢尾越冬生长和胁迫响应中发挥拮抗作用，而碳水化合物代谢和活性氧清除能力的差异可能导致了常绿与落叶鸢尾越冬休眠期长短不同。此外，对两种鸢尾和代表性植物MIKCC MADS-box 成员的系统进化分析，揭示了其在单、双子叶植物中的保守性，以及FLC 和FUL/AP1 等在多年生单子叶植物短暂越冬休眠过程中的新功能。本研究全面阐释了以根茎类鸢尾为代表的多年生单子叶植物仅有生态休眠的特殊越冬休眠机制，丰富了现有植物休眠研究理论，并为鸢尾分子改良育种奠定了基础。

图3 MKCC MADS-box成员系统发生

及其在越冬休眠过程中表达分析

浙江大学园林研究所李丹青博士后和博士研究生邵灵梅为该论文共同第一作者，夏宜平教授和副研究员张佳平为共同通讯作者，张亮生教授和美国农业部David P. Horvath教授参与了论文构思和修改工作。该研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金和杭州市科学技术委员会农业科研自主申报项目等项目的资助。

全文链接：

https://academic.oup.com/jxb/advance-article-abstract/doi/10.1093/jxb/erab484/6424403