一朵菊花，为何能变出平瓣、匙瓣、管瓣万千形态？

菊花是我国十大传统名花，也是全球四大切花之一，其独特的头状花序与丰富花型，是观赏价值与产业应用的核心。菊科植物花瓣合生形成花冠筒，是被子植物演化的关键形态创新，而舌状花花冠筒的融合程度，直接决定花型分化，长期以来，环状原基如何发育成不同花冠筒、激素如何精准调控花瓣不对称生长，一直是植物发育与演化领域悬而未决的科学难题。

北京时间2026年4月28日，南京农业大学园艺学院菊花遗传与种质创新团队在国际顶级综合性期刊《PNAS》在线发表突破性成果，题为An auxin-induced transcriptional cascade CmBES1-CmSAUR66 orchestrates the ray floret development in Chrysanthememum morifolium。该研究系统解析生长素介导的分子调控通路，破解菊花舌状花花冠筒发育机制，为合瓣花发育与激素信号协同调控提供了全新的分子认知。

从“形态之谜”到“调控密码”：菊花花冠筒为何难破解？

菊花头状花序由舌状花与管状花组成，舌状花的花冠筒融合程度，是平瓣、匙瓣、管瓣等核心花型分化的决定因素，也是育种改良的关键靶点。但学界长期面临三大瓶颈：花冠筒由环状原基发育而来，背腹不对称生长的调控机制不明；生长素作为核心激素，如何精准调控早期合瓣植物花冠筒融合的分子通路不清楚；合瓣花冠发育与生长素信号的协同调控网络尚未建立，制约分子育种精准设计。传统研究多聚焦形态观察与少数基因筛选，难以系统解析多基因、激素信号协同调控的完整机制，无法支撑从“表型描述”到“分子设计”的跨越。

从“一条通路”到“完整模型”：团队如何破解调控难题？

为攻克这一难题，团队以200份代表性切花菊种质为材料，构建多组学联合解析体系，实现从基因定位到功能验证、再到调控通路解析的完整闭环。研究通过全基因组关联分析，精准定位7个显著连锁SNP位点，筛选103个候选基因；结合平瓣、管瓣品种瓣型转录组对比，锁定23号染色体上的CmSAUR66为核心调控基因。该基因在平瓣菊花中高表达，管瓣材料中显著下调；同时关键遗传变异位点与花冠筒融合性状高度连锁，直接调控舌状花形态建成。沉默CmSAUR66显著促进花冠筒融合，驱动舌状花由平瓣向管瓣转变；该基因通过调控背腹不对称关键因子CmCYC2c的时空表达，抑制背瓣伸长，决定花冠筒最终形态。

SAUR是典型早期生长素响应基因，团队发现独特调控模式：生长素可快速激活CmSAUR66转录；但在持续生长素处理则显著抑制其表达，正向促进花冠筒融合。CmSAUR66沉默后，生长素响应特征显著改变，证实其为衔接生长素信号与舌状花发育的核心枢纽。通过生化实验与激素验证，团队首次完整解析舌状花管瓣性状建成的关键通路：持续激活的生长素信号诱导CmBES1高表达，CmBES1直接靶向沉默CmSAUR66解除对CmCYC2c的抑制，从而使背腹瓣同步伸长形成高度融合的管瓣舌状花。

生长素通过CmBES1-CmSAUR66模块调控舌状花发育的工作模型

科学意义与育种潜力

这项成果系统阐明了被子植物早期合瓣花花冠筒发育的分子调控网络，完善了合瓣花发育的理论体系，丰富了菊科头状花序发育的生长素调控模型。作为我国菊花领域首篇发表于PNAS的研究，成果将我国菊花发育生物学研究推向国际前沿，为植物花器官形态建成与演化研究提供了新视角。研究明确的关键基因与技术手段已申请相关发明专利（公开阶段），可为菊花花型分子育种、种质创新提供理论依据与基因资源。

南京农业大学博士研究生贾棣文为论文第一作者，丁莲副教授、陈发棣教授为共同通讯作者，陈素梅教授、蒋甲福教授、苏江硕副教授等团队成员共同参与该项研究工作。

研究得到国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金联合基金项目、国家现代农业产业技术体系、江苏省种业振兴“揭榜挂帅”项目等资助。

论文链接：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2527961123