2022年8月16日，《植物生物学》在线发表了上海植物园木本花卉研究团队夏溪高级工程师和张春英教授级高工以“转录组和代谢组的综合分析揭示了杜鹃花瓣中类黄酮合成的调控”为题的研究论文。
据张春英介绍，杜鹃花具有极高的观赏价值，有“木本花卉之王”的美誉。花色是杜鹃花重要的观赏性状之一。花瓣中类黄酮化合物在花色呈现中起着决定性作用。但杜鹃花类黄酮生物合成的调控机制尚不清楚。
不同花色的锦绣杜鹃花瓣
花开正艳的锦绣杜鹃
花开正艳的锦绣杜鹃
该研究以锦绣杜鹃为材料，利用代谢组学和转录组学联合分析技术，鉴定了不同种类的类黄酮代谢物，分析了涉及类黄酮生物合成的差异表达基因，首次构建了锦绣杜鹃不同花色中类黄酮生物合成的调控网络。首次从转录和代谢水平解析了锦绣杜鹃不同花色的呈色机制，鉴定到了大量和花色呈色相关的基因、转录因子和代谢产物，构建了3种花色的类黄酮合成途径模型。研究结果揭示了锦绣杜鹃花瓣的着色机制和类黄酮代谢途径，为未来杜鹃花色定向育种提供了理论依据。
张春英介绍说，花色改良是花卉的育种目标之一。传统杂交育种是目前花卉育种的主要方式。杜鹃花是木本花卉，杂交育种周期长，而且很难实现仅改变花色而不改变植物其它性状的育种目标。
基因编辑技术具有设计简便、效率高、成本低等特点。已成为动植物遗传改良领域新的国际科技竞争点，对未来国际种业的升级和发展产生重要影响。“基因编辑技术给予了花色定向设计育种更多的可能性，可以克服传统育种方法周期长、效率低、精确性低等缺陷，实现精准高效的花色改变，获得目标品种。但基因编辑实施的前提是要对花色呈色的分子机制和调控网络有充分的研究和解析。”张春英说。
该研究通过对杜鹃花色转录组和代谢组联合分析，研究结果揭示的杜鹃花不同花色的着色机制和调控网络，鉴定的大量和花色呈色相关的结构基因、转录因子和代谢产物，为未来杜鹃花基因编辑技术的实施，提供了理论基础和可供操作的基因资源。
张春英告诉记者，希望未来杜鹃花品种的花色可因需要改变，可像设计工业产品一样设计品种。但目标的实现首先要研究清楚花卉目标性状调控的分子途径和建立基因编辑技术体系。“目前，我们正积极地为杜鹃花基因编辑技术的实现积累基础。”张春英说
021-61207827