L’objectif du Gastrodia est de s’adapter à différents environnements d’altitude, développant des types écologiques avec un raccourcissement des entre-noeuds des tubercules et une diversification des couleurs des fleurs et fruits. L’étude des mécanismes génétiques des différents types écologiques est importante pour orienter la sélection variétale dans différentes zones de culture. La méthode repose sur des données génomiques complètes du Gastrodia noir et rouge pour identifier la famille de gènes bHLH et analyser la structure des gènes, la localisation chromosomique, les éléments cis-régulateurs, la colinéarité génétique et la phylogénie. À partir des données de transcriptomes et de la PCR en temps réel (Real-time PCR), le mode d’expression des gènes bHLH dans les tiges de différents types écologiques a été étudié, combiné avec l’analyse et la validation de la corrélation des couleurs, pour identifier les gènes clés bHLH régulant la formation de la couleur des tiges. Les résultats ont identifié 63 gènes bHLHs chez le Gastrodia noir et rouge, répartis de manière irrégulière sur 17 chromosomes et regroupés en 16 sous-familles, avec une expansion significative du nombre de certains membres. Des inversions et des translocations chromosomiques évidentes ont été observées entre les gènes bHLHs des deux écotypes. Parmi eux, 12 gènes comme bHLH62-3 et bHLH74 sont associés à la couleur jaune vif des tiges rouge, 9 gènes comme PIL13, UNE12 et bHLH130 sont liés à la couleur rouge des tiges noires. L’expression du gène bHLH48 est significativement plus élevée dans les fleurs et bractées du Gastrodia rouge que chez le noir, et bHLH62-3 est exprimé à un niveau significativement plus élevé dans tous les organes du Gastrodia rouge. En conclusion, les membres de la famille bHLH du Gastrodia montrent une divergence fonctionnelle sur différentes chromosomes entre les écotypes noir et rouge. 21 gènes participent, en synergie ou antagonisme, à la régulation du métabolisme des couleurs des tiges, fleurs et fruits. Le gène bHLH62-3 participe à la régulation de la différenciation des couleurs via la biosynthèse des anthocyanes dans les tiges et est lié à la formation de la couleur des tiges. GebHLH48 régule positivement les voies florales, favorisant le phénotype de floraison précoce du Gastrodia rouge. Cette étude établit les bases des mécanismes génétiques de régulation de la formation des couleurs des tiges de Gastrodia.

Gastrodia rouge; Gastrodia noir; gènes bHLHs; couleur des tiges florales; translocations chromosomiques