【目的】棉花是我国重要的经济作物之一,高产育种是确保我国棉花生产安全最有效的措施。光合作用是棉花高产的基础,叶片是棉花进行光合作用的主要场所,叶色是植物生长状态的关键标志,也是影响植物光合效率的重要因素。本研究旨在利用棉花不同叶色自然群体和遗传群体探究不同叶色陆地棉种质资源生理指标和光合特性之间的关系,为棉花高光效育种提供理论参考。【方法】本研究在棉花生长的关键时期花铃期,对15个具有不同叶色陆地棉品系进行叶绿素、类胡萝卜素、花青素等色素含量,丙二醛含量及抗氧化酶活性等生理指标,叶片气体交换参数等光合特性进行测定。对其中的锈红色突变体SR77与正常绿叶品种XLZ74（新陆早74）组配的F2群体分离出的不同叶色株系也进行生理指标和光合特性测定,同时对SR77叶色突变体进行遗传分析、候选基因序列比较、表达差异分析和基于病毒诱导的基因沉默技术（VIGS,virus-induced gene silencing）进行候选基因鉴定。【结果】1棉花深绿叶、浅绿叶和黄叶品系叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量差异显著;绿叶与红叶品系叶片中的花青素含量差异显著;富含花青素的红叶色棉花品系净光合速率显著低于绿叶棉花品系;深绿叶棉花品系净光合速率显著高于浅绿叶和黄叶品系。SOD（Superoxide Dismutase）、CAT（Catalase）酶活性和MDA（Malondialdehyde）含量在不同叶色品系中差异不显著,POD（Peroxidase）酶活性在深绿叶色品系中最高。气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率在不同叶色品系无显著差异。编码叶绿素合成途径关键酶基因Gh Glu TR、Gh CHLI和Gh CAO及降解通路关键酶基因Gh PAO和Gh CLH的表达量在不同叶色品系之间虽有差异,但无规律变化。2突变体SR77和正常绿叶品系XLZ74中的叶绿素和花青素含量都存在显著差异。构建的F2群体子代中共分离出6种不同叶色类型,遗传分析发现,锈红色突变体SR77叶色是由黄叶和红叶性状共同作用的结果。通过基因序列比较、表达量分析和VIGS技术证实叶片黄化性状是由叶绿素合成相关镁离子螯合酶基因Gh CHLI（GH＿D10G0334）突变造成,红叶性状是由调控花青素生物合成相关MYB基因Gh RLC（GH＿D07G0852）控制,两种突变基因共产生9种基因型组合对应F2子代植株6种叶色表型。在高光、低光条件下,绿叶植株净光合速率都显著高于其他叶色植株。【结论】1棉花深绿叶、浅绿叶和黄叶品系的叶色差异主要由叶片中的叶绿素含量差异造成;绿叶与红叶品系的叶色差异主要由叶片中的花青素含量差异造成。2锈红色突变体SR77叶色是由叶绿素合成相关镁离子螯合酶基因突变、以及调控花青素生物合成相关MYB基因共同作用的结果。3本研究中不同叶色棉花品系的叶绿素含量与净光合速率呈显著正相关。