黑米因富含花色苷而备受重视，花色苷不仅具有显著的营养功效和强抗氧化活性，还能增强植物对非生物胁迫的耐受性。当前，低太阳辐射频发已成为华南地区水稻生产的主要环境限制因子，但其对黑米花色苷含量及合成机制的影响尚不明确。

针对这一科学问题，海南大学聂立孝教授团队围绕“遮荫调控黑米籽粒花色苷生物合成与积累的分子机制”开展系统研究，详细解析了不同遮荫强度下黑米籽粒花色苷积累规律、关键酶活性变化，以及相应的代谢与转录调控特征，为华南地区低太阳辐射条件下提高黑米花色苷积累提供了理论依据。

近期，海南大学聂立孝教授团队完成的题为“Deciphering anthocyanin biosynthesis: Shading-induced accumulation in black rice grains and its molecular regulation”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表。

该研究以海南当地主栽的两个黑米品种“穗香黑糯（SXHN）”和“泰黑香9号（THX9）”为材料，设置0%（对照）、20%、40%和60%四个遮荫强度处理，通过2022-2024年连续三年田间定位试验，系统测定了灌浆期黑米籽粒花色苷含量、合成途径关键酶活性及靶向代谢组，并结合转录组测序与实时荧光定量PCR验证，深入解析了遮荫诱导花色苷生物合成的分子生理机制。

主要发现如下：

明确遮荫对黑米籽粒花色苷积累的调控效应及核心代谢组分

与不遮荫处理相比，20%–60%遮荫使黑米籽粒总花色苷含量提高15.80%–32.26%，且遮荫主要促进了矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和芍药素-3-O-葡萄糖苷的积累。

不同遮荫强度下黑稻总花色苷含量的变化情况

阐明遮荫促进花色苷积累的关键酶调控机制

遮荫处理提高了黑米花色苷合成途径中CHS、DFR、F3H、CHI和ANS等关键酶活性，从而促进了籽粒总花色苷的积累。

遮荫下黑米籽粒花色苷合成关键酶活性的多元统计分析

揭示遮荫下花色苷合成与降解的双向调控

在遮荫条件下，黑米籽粒中花色苷生物合成相关结构基因（如4CL、CHS、CHI、F3H、F3'H、F3'5'H、ANS和UFGT）的表达水平显著上调，而与花色苷降解相关的Prx和BGLU基因表达则明显下调。合成与降解途径的双向调控共同介导了遮荫下黑米籽粒中花色苷的积累。

遮荫下黑米籽粒花色苷合成与降解相关基因的表达分析

遮荫诱导黑米籽粒花色苷积累的分子调控机制示意图

海南大学南繁学院聂立孝教授为该论文的通讯作者，博士研究生张恒为第一作者。本研究获得国家自然科学基金（32360526）、海南省水稻产业技术体系（HNARS -04-G03）以及海南省自然科学基金（326MS0020和324QN191）的资助。

Cite the article:

Heng Zhang, Shaokun Song, Long Chen, Yixue Mu, Song Li, Ye Tao, Zaid UlHassan, Lixiao Nie. 2026. Deciphering anthocyanin biosynthesis: Shading-induced accumulation in black rice grains and its molecular regulation. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.06.015

Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》, JIA）由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子5.7，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

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