Integration von Multi-Omics und epiphytischen Mikrobiota zur Entschlüsselung der raum-zeitlichen Dynamik der Blütenfarbdynamikregelung in Hibiscus mutabilis

Die dynamische Änderung der Blütenfarbe ist ein Schlüsselmerkmal für die ökologische Anpassung von Pflanzen und die Anziehung von Bestäubern, während die raum-zeitlichen Regulierungsmechanismen noch unzureichend verstanden sind. Hibiscus mutabilis L., bekannt für sein bemerkenswertes diurnales Farbwechselphänomen, bietet ein ideales Modell zur Entschlüsselung der dynamischen Regelung der Blütenfarbe. Diese Studie integrierte Metabolomik, Transkriptomik und Analysen der epiphytischen Mikrobiota, um systematisch die raum-zeitlichen Unterschiede zwischen Blütenblättern und dem Blütenstiel von H. mutabilis zu vergleichen. Die metabolomische Analyse ergab, dass differenzielle Metaboliten zwischen Blütenblättern und dem Blütenstiel hauptsächlich in Wegen wie Glykolyse und Glutathionstoffwechsel angereichert waren. Unterschiede zwischen Morgen und Nachmittag im Blütenstiel konzentrierten sich auf die Biosynthese von Flavonoiden und den Aminosäurestoffwechsel. Die transkriptomische Analyse identifizierte, dass der MYB114-ähnliche Gen nachmittags signifikant hochreguliert war und seine Expression mit Genen aus den Pflanzenhormon-Signal- und MAPK-Signalwegen co-angereichert war, was darauf hinweist, dass es am Regulierungsmechanismus der Umwelt-Signalantworten beteiligt ist. Die Analyse der Mikrobiota zeigte einen signifikanten Anstieg der relativen Häufigkeit von Actinomycetota im Blütenstiel von Morgen zu Nachmittag. Funktionale Vorhersagen deuten darauf hin, dass diese Mikroben möglicherweise an Prozessen wie Redoxmetabolismus und Nukleotidabbau beteiligt sind. Diese Studie offenbart ein multidimensionales Regulierungsnetzwerk, das Metabolismus, Transkription und Mikroben umfasst und den dynamischen Farbwechsel in H. mutabilis aus der Perspektive der räumlichen Heterogenität und der Pflanzen-Mikroben-Wechselwirkungen steuert, und bietet neuartige Einblicke in die Mechanismen der Blütenfarbenerzeugung und die Anpassungsfähigkeit von Zierpflanzen.