芍药品种‘Coral Sunset’在花朵开放过程中,花色会发生显著的转变,初开时为珊瑚红,中期变为粉红,后期则变为淡黄色,整个花期呈现“一花三色”的神奇效果,具有很高的观赏价值和研究价值。对其花色变化机理进行研究,有利于培育芍药变色新品种,同时为其它变色花的研究提供参考。本研究中以芍药品种‘Coral Sunset’为主要试验材料,选择与‘Coral Sunset’有相似花色变化特点的品种‘Pink Hawaiian Coral’和花朵开放过程中花色并无非常明显变化的‘粉玉奴’为对照试验材料,与‘Coral Sunset’进行比较研究。将3个品种划分为7个开花阶段进行取材,利用色差仪测定3个品种7个开花阶段的的花色表型,采用高效液相色谱和液质联用技术进行3个品种7个开花阶段的色素定性定量分析,并测定pH、PPO、H2O2、SOD等可能影响花色变化的生理指标;选取‘Coral Sunset’中4个关键开花阶段构建cDNA文库进行转录组测序,分析测序结果,筛选出差异表达的基因并利用RT-qPCR对基因的表达模式进行验证,最终探究出‘Coral Sunset’花色变化的机理。主要研究结果如下:1.‘Coral Sunset’在开花过程中花色变化显著。随着‘Coral Sunset’花朵的开放,其花色在比色卡上的位置由红色组变为黄色组;明度L*增大,红度a*减小,黄度b*增加。2.‘Coral Sunset’花青素苷基础含量少、降低速率快、黄酮类物质含量后期增加可能是促使花色发生变化的直接原因。‘Coral Sunset’与另外2个对比品种中花青素苷的种类相同,都为矢车菊素-3,5-二葡萄糖苷和芍药花素-3,5-二葡萄糖苷;品种间花青素苷的相对含量差别较大,且开花过程中花青素苷含量先增加再减少,但‘Coral Sunset’和‘Pink Hawaiian Coral’中花青素苷含量降低的速率高于‘粉玉奴’;在3个品种中共鉴定出23种黄酮类物质,其中‘Coral Sunset’中鉴定出18种,品种间黄酮类物质种类差别较小,在不同开花阶段相对含量变化也较小,整体变化趋势为先增加再降低最后又略增加。3.细胞液pH,H2O2含量,SOD、PPO和POD等酶的活性大小不是‘Coral Sunset’开花阶段中花色发生变化的直接原因,但的确与开花过程中某种生理代谢活动有关,且代谢强度在变色明显和不明显的品种之间存在差异。细胞液pH,H2O2含量,SOD、PPO和POD等酶的活性大小和3个品种中花色表型的变化没有相关性,但都在3个品种不同开花阶段中表现出了相近的变化规律;花色变化特性相似的‘Coral Sunset’和‘Pink Hawaiian Coral’中,这些指标的大小基本相同,而’粉玉奴’中这些指标的大小均不同于另外2个品种。4.‘Coral Sunset’转录组测序得到 91583 条 Unigene,有 33962(37.08%)条可以注释到各大数据库。通过对差异基因的共表达趋势分析和重点代谢通路的关注,从‘Coral Sunset’中筛选到了 CHS、CHS1、CHI、F3H、F3’H、FLS、DFR、LAR、ANR ANS这10个结构基因,可能在‘Coral Sunset’的花色变化中起到关键作用。5.从10个基因中选取F3H、F3’H、FLS、DFR、LAR、ANR、ANS这7个基因,利用RT-qPCR对其在‘Coral Sunset’和另外2个品种7个开花阶段中的表达量进行验证和比较分析,发现F3H、F3’H、DFR、ANS表达量降低是‘Coral Sunset’花青素苷含量降低的原因之一,FLS后期表达量的增加可能是导致‘Coral Sunset’黄酮类物质后期含量增加的原因。LAR仅在‘Coral Sunset’和‘Pink Hawaiian Coral’开花后期表达量增加,推测LAR可能与‘Coral Sunset’花青素苷的降解有关。综合上述研究结果,在’Coral Sunset’开花过程中,F3H、F3’H、DFR、ANS等基因表达量降低,导致花青素苷无法继续合成,LAR开花后期表达量增加,推测LAR可能与花青素苷的降解有关,导致花青素苷的含量急剧减少,花色的红度降低;FLS后期表达量的增加,导致黄酮类物质后期含量增加,花瓣呈现淡黄色;三类基因共同调控使得‘Coral Sunset’开花过程中色素含量发生变化,进而表现出由珊瑚粉色到淡黄色的花色表型变化。