花朵的颜色范围处于极端位置：一种基于花青素的理论性花卉颜色空间方法

《American Journal of Botany》：Flowers occupy color-space extremes: an anthocyanin-derived theoretical floral color-space approach

本研究以新热带区瑞莲属51种植物为对象，结合反射光谱测定、HPLC定量分析及限制性位点关联测序技术，构建花青素理论颜色空间模型。结果表明，花青素浓度差异可解释大部分表型变异，但仍有23.8%的色差未获合理解释，提示共色素与pH等协同机制可能参与调控。该模型为量化植物进化中的表型约束提供了新方法。

　　

摘要

前提

花的颜色是一种令人惊叹且复杂的特征，长期以来一直被用作连接遗传学、发育生物学、进化和生态学的模型。然而，很少有机制模型将花的颜色与产生颜色变化的色素联系起来，也没有太多关于理论上可能的花色变异的探索。在这里，我们使用了一种基于花青素的理论颜色空间方法来研究这些主题。

方法

我们研究了51种新热带地区Ruellia物种的花色、花青素浓度、进化历史和生物地理分布，将现有的颜色多样性与基于花青素的理论颜色空间进行比较，并分析了潜在的变异驱动因素。为了构建这个颜色空间，我们使用了反射光谱法、高效液相色谱（HPLC）、双消化限制性位点相关下一代测序技术以及大量的Ruellia物种数据集。

结果

基于花青素的花色模型能够解释大部分观察到的反射光谱变化。这些花朵覆盖了理论上的大部分颜色范围，但不同物种的表型主要集中在颜色空间的极端边缘。与其它被广泛研究的谱系相比，Ruellia物种在生化方面受到的限制较少，通常会产生三种或更多类型的花青素（占39%），但仍存在一定的限制。共同的进化历史和生物地理分布重叠并不是预测物种间颜色差异的强有力因素。

结论

花青素是Ruellia物种花色的主要决定因素，但仍有相当一部分变异无法通过我们的模型解释，这表明花色还受到其他机制（如共色素沉着和pH值）的影响。对颜色空间进行建模为量化进化限制提供了一个强大的框架，有助于理解塑造表型多样性的机制。

数据可用性声明

用于重现本文图表和结果的所有代码均可在github仓库中公开获取：https://github.com/jlwatts98/Ruellia_theoretical_colorspace。原始数据和处理后的数据存储在Figshare上：https://doi.org/10.6084/m9.figshare.30282448。