近日，我所冯长松团队在苜蓿花的梯度紫色形成机制方面研究取得重要进展。相关研究论文“Integrated Transcriptomic and Metabolomic Profiling Reveals the Flower Color Formation Mechanism of Alfalfa different Purple Flowers”发表在国际知名学术期刊《Frontiers in Plant Science》Sec. Plant Metabolism and Chemodiversity(IF=4.8)。该研究应用转录组、代谢组技术测定分析苜蓿白花、从浅到深的紫色花，得到了重要的苜蓿花紫色形成的调控基因，确定了苜蓿花紫色形成的关键花青素苷及其它们的比例关系，成功阐明了苜蓿花不同紫色的形成机制。
紫花苜蓿(Medicagosativa L.)是一种世界上广泛种植的高产优质适口性好的同源四倍体、异花授粉多年生豆科牧草，有较大饲喂价值、良好经济效益和生态效应，享有“牧草之王”的美誉。苜蓿花的颜色多种多样，包括浅紫色、紫色、深紫色、黄色、白色、乳白色以及各种杂色花。具有不同花色的苜蓿在株高、叶面积、营养品质和抗逆性等性状上存在显著差异。然而，现有研究主要关注不同颜色类别之间的差异，而紫色系内紫色强度（即从浅紫到深紫）连续变化的调控机制仍知之甚少。
研究团队应用代谢组学分析显示，飞燕草素- 3,5-O - 二葡萄糖苷和锦葵色素- 3,5-O - 二葡萄糖苷是样本中两种含量最高的花青素，它们的含量从浅紫到深紫连续增加，且蓝色色素与红色色素的比例持续下降；转录组学鉴定出580个紫色样本与白色样本共有的显著差异基因，其中 108个在五种花型中呈现出规律性变化趋势，24 个为转录因子，其中 MYB 和 bHLH 家族的转录因子数量最多。这580个显著差异基因参与细胞内外环境的刺激、色素合成与调控、色素转运与沉积等多个过程，其中有 29 个基因明确参与花青素生物合成链，并鉴定出了一些调控苜蓿花紫色形成的重要候选基因。代谢组学与转录组学结果联合分析发现，两个新基因（MSTRG.59017、MSTRG.14861）的相对表达水平与飞燕草素 - 3,5-O - 二葡萄糖苷或锦葵色素 - 3,5-O - 二葡萄糖苷的含量变化呈正相关。
该研究得出结论：花青素是苜蓿花呈现紫色的主要色素。飞燕草素和锦葵素衍生物 (尤其是飞燕草素 - 3,5-O - 二葡萄糖苷和锦葵素 - 3,5-O - 二葡萄糖苷)是形成苜蓿花紫色梯度和蓝色、红色色素比例关系的关键分子；本研究筛选出了响应细胞内外环境、参与花青素生物合成的转录、翻译及翻译后调控、花青素的合成、运输和沉积过程等过程的重要基因；还证实了每种花青素糖苷的合成应该都存在特定的关键基因，这将是未来研究的重点。本研究为解释苜蓿花不同紫色的成因奠定了理论基础，丰富了植物花色形成理论，并为苜蓿花色改良和分子育种提供了理论依据。
我所杜红旗博士为第一作者，冯长松为通讯作者，团队其他成员参与了相关工作。本研究得到了河南省农业科学院新兴学科项目(No.2025XK07 )与自主创新项目(No.2025ZC73)资助。