近期，上海辰山植物园 “观赏植物资源与种质创新利用课题组”(田代科研究员组)分别在荷花杂交育种规律、花萼发育机制以及国内野生莲的遗传多样性分析与保护等方面取得新的研究进展。
1. 在荷花杂交技术上，课题组经过5年田间大规模杂交和自交育种实践发现，无论作为母本还是父本，粉色系荷花的结实率显著高于白色系、黄色系、复色系，更宜作为育种母本或者大田子莲生产的首选花色；在重瓣荷花中，数量为91～120花被片品种的结实能力最强，是定向选育重瓣新品种的优先亲本。研究内容发表在Aquatic Botany： Fengluan Liu (刘凤栾), Mi Qin, Jie Min, Qingqing Liu, Dasheng Zhang, Qing Chen, Li Liu, Daike Tian*(田代科). Effects of parent species type, flower color, and stamen petaloidy on the fruit-setting rate of hybridization and selfing in lotus (Nelumbo) (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304377021000450)。
2. 荷花已有单瓣、半重瓣、重瓣、重台和千瓣等花型分化，为解析荷花萼片与花瓣的遗传关系，课题组从花蕾中分离到E类基因家族的SEPALLATA1 (NnSEP1)及其同源基因AGAMOUS-like MADS-BOXAGL9 (NnAGL9) 和MADS-box 6-like (NnMADS6-like)：NnSEP1和NnMADS6-like在花萼中特异表达，而NnAGL9在花瓣中高表达，酵母双杂交实验证实了NnSEP1、NnMADS6-like和NnAGL9在功能上存在显著差异。这表明荷花萼片和花瓣尽管在形态上非常接近，但两者存在不同的发生机制。此研究发表在Plants：Zhuoxing Liu#(刘卓星), Dasheng Zhang#(张大生), Weiwei Zhang, Lei Xiong, Qingqing Liu, Fengluan Liu, Hanchun Li, Xiangjie An, Lijie Cui*(崔丽洁), Daike Tian*(田代科). Molecular cloning and expression profile of class E genes related to sepal development in Nelumbo nucifera (https://www.mdpi.com/2223-7747/10/8/1629).
3．我国作为荷花的分布与栽培中心之一，也是全球藕莲、子莲和花莲种植面积最大的国家，但野生莲种质资源的分布和多样性状况还不很清楚，其保护现状也令人担忧。近10年来课题组从东北三省、内蒙古向南一直到海南，对我国的野生莲和疑似野生莲资源开展了全面而系统的调查与分析，其中对北方地区的研究结果进行了整理发表：结果包括现场调查了我国黄河流域及其以北的6省30多处荷花种质；重点分析了其中25个样点的野生莲材料；发现我国北方野生莲资源的遗传距离与其地理分布间具有一定相关性，推测位于东北松花江流域和辽河流域的野生莲种质较为原始。这为深入分析其种群进化及针对性的保护利用提供了理论依据。相关结果发表在Horticultural Plant Journal：Yanrong Fu#(付彦荣), Fengluan Liu#(刘凤栾), Shuo Li, Daike Tian*(田代科), Li Dong*(董丽), Yuchu Chen, Yan Su. Genetic diversity of wild Asian lotus (Nelumbo nucifera) from Northern China (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468014121000534)；《河南农业大学学报》：付彦荣, 刘凤栾, 李硕, 苏燕, 董丽*, 田代科*. 中国北方野生莲居群的表型多样性分析(DOI：10.16445/j.cnki.1000-2340.20210430.001).
以上成果分别得到国家自然基金项目(31572158、31570300、32071821、32072620)和上海市绿化和市容管理局科学技术项目(G162402、G182412、G192415、G202405)的资金资助。
荷花为莲科莲属植物(Nelumbo Adans.)，是印度国花和中国的十大传统名花之一，具有极高的观赏和文化价值。同时，莲藕是中国最重要的蔬菜之一；莲子既可作为“水果”鲜食，干燥后也用于各种食品；花朵各个部分、叶片、藕节等皆可入药；植株可用于水体净化和湿地修复；因此，荷花也具有十分重要的经济价值，被称为最重要的水生经济植物。
“观赏植物课题组”自2011年成立以来，把全球荷花资源的调查收集、迁地保护和多样性分析评价、栽培育种、重要观赏和经济性状的遗传发育分子机理的探究等方向作为研究重点，并负责国际荷花品种登录工作，在多个研究方面取得一系列显著成果：(1)对美、泰、越南、印度等荷花资源及其产业进行了调查，分析了北美地区野生美洲莲、越南及泰国产亚洲莲资源的多样性；(2)2016年建成国际莲属资源库和国家荷花种质资源库，收集保育1200份荷花资源，成为全球份数最多、多样性和代表性最高的荷花资源圃；(3)创建了国际荷花网及数据库(https://nelumbolotus.ibiodiversity.net/#!ZG003)；(4)开展了大量的杂交、辐射和多倍体育种实验，十年间培育与完成国际莲属新品种20余个(其中13个正在申请新品种保护权)；(5)建立了高效的荷花快繁体系，初步建立了花粉管通道介导的遗传转化方法；(6)对荷花重瓣化分子机理、美洲莲花被黄色形成机制、花香来源等开展了研究。当前，除了执行课题研究任务外，课题组长田代科研究员还积极组织撰写即将出版《植物的奥秘》《荷花国际登录12年及品种图鉴》《中国野生莲》等专著。
（文/图：刘凤栾、张大生、田代科）