结香（Edgeworthia chrysantha Lindl.）是瑞香科（Thymelaeaceae）结香属的落叶灌木，特产于我国，于冬末初春，先花后叶，30～50朵小花组成绒球状头状花序，由里向外开放，同花序上的花色不一，花期长达2个月，具有很高的观赏价值。尽管结香栽培历史悠久且应用广泛，但与之相应的理论研究极度缺乏。结香在开花过程中具有花色变化现象，本研究以花色差异明显的蕾期-绿色阶段（S1）、盛花期-黄色阶段（S2）和末花期-白色阶段（S3）这3个时期的花被片为试验材料，通过测量其花色表型与色素含量变化，结合代谢组定性定量分析与转录组测序分析，初步明确结香开花过程中花色变化的内在调控机制，可为结香花色遗传改良提供理论依据。主要研究结果如下：

（1）量化花色表型变化趋势：各花色表型参数在3个时期间均呈现出显著差异，除亮度L*值逐渐升高外，色相a*值、b*值和彩度C值均呈先升高后下降趋势。

（2）关联分析各色素含量变化趋势，确认关键色素：不同色素含量在不同时期均呈现显著差异，类胡萝卜素含量先升高再锐减，叶绿素与类黄酮的含量均随着花的发育呈下降趋势，叶绿素含量的下降幅度更大；类胡萝卜素含量与色相b*值和彩度C值均呈极显著正相关，是呈色过程中的关键色素。

（3）明确花色变化过程中的关键代谢物：基于类胡萝卜素代谢组的定性定量分析，3个时期共检出33种类胡萝卜素物质，其中注释到类胡萝卜素生物合成通路上的代谢物有14种。随着花色变化，八氢番茄红素的含量不断上升，叶黄素、β-胡萝卜素、α-胡萝卜素等物质含量不断下降，其余大部分代谢物的含量呈先上升后下降；S1较高含量的叶黄素和β-胡萝卜素可能构成蕾期花被片中的黄色属性；S2的类胡萝卜素种类和含量均超过其他时期，其中显著增加的花药黄质、玉米黄质、番茄红素和α-隐黄质是盛花期花被片呈色的关键代谢物；S3所含代谢物除无色的八氢番茄红素，其余类胡萝卜素代谢物含量均显著减少至极低水平，导致黄色褪去。

（4）确定关键基因与转录因子：对3个时期9个样本进行转录组测序分析，总测序质量为61.97 G，每个样品的Clean bases均大于6.5 G，共组装出153301条Unigenes，其中75447条（49.21%）Unigenes获得注释。类胡萝卜素生物合成通路在不同时期的两两比较组中均被显著富集，从中筛选出33个差异表达基因；与合成有关的多数基因在S1、S2高表达，PSY、Z-ISO、crtZ、ZEP等基因的表达趋势呈先上升后下降，在S2表达量最高，与花色黄色属性和鲜艳程度的变化趋势相吻合，PDS、ZDS中多个基因在S1高强度表达，均对代谢物的合成与积累具有重要作用；降解相关的基因在S2开始高表达，直至S3达到峰值，其中NCED是发挥降解功能的主要基因；S1至S2的整体合成强度均大于降解强度，使呈色代谢物在S2整体达到更高积累水平，而S3整体降解强度远大于合成强度，引起呈色代谢物含量的迅速下降；鉴定到正向调控的2个C2H2转录因子和负向调控的1个MYB转录因子。对卟啉与叶绿素代谢通路进行分析，推测SGR是造成叶绿素含量不断下降的关键基因。qRT-PCR验证结果与转录组测序数据基本一致。

关键词：结香；花色变化；类胡萝卜素；代谢组；转录组

结香（Edgeworthia chrysantha Lindl.）是瑞香科（Thymelaeaceae）结香属的落叶灌木，特产于我国，于冬末初春，先花后叶，30～50朵小花组成绒球状头状花序，由里向外开放，同花序上的花色不一，花期长达2个月，具有很高的观赏价值。尽管结香栽培历史悠久且应用广泛，但与之相应的理论研究极度缺乏。结香在开花过程中具有花色变化现象，本研究以花色差异明显的蕾期-绿色阶段（S1）、盛花期-黄色阶段（S2）和末花期-白色阶段（S3）这3个时期的花被片为试验材料，通过测量其花色表型与色素含量变化，结合代谢组定性定量分析与转录组测序分析，初步明确结香开花过程中花色变化的内在调控机制，可为结香花色遗传改良提供理论依据。主要研究结果如下：

（1）量化花色表型变化趋势：各花色表型参数在3个时期间均呈现出显著差异，除亮度L*值逐渐升高外，色相a*值、b*值和彩度C值均呈先升高后下降趋势。

（2）关联分析各色素含量变化趋势，确认关键色素：不同色素含量在不同时期均呈现显著差异，类胡萝卜素含量先升高再锐减，叶绿素与类黄酮的含量均随着花的发育呈下降趋势，叶绿素含量的下降幅度更大；类胡萝卜素含量与色相b*值和彩度C值均呈极显著正相关，是呈色过程中的关键色素。

（3）明确花色变化过程中的关键代谢物：基于类胡萝卜素代谢组的定性定量分析，3个时期共检出33种类胡萝卜素物质，其中注释到类胡萝卜素生物合成通路上的代谢物有14种。随着花色变化，八氢番茄红素的含量不断上升，叶黄素、β-胡萝卜素、α-胡萝卜素等物质含量不断下降，其余大部分代谢物的含量呈先上升后下降；S1较高含量的叶黄素和β-胡萝卜素可能构成蕾期花被片中的黄色属性；S2的类胡萝卜素种类和含量均超过其他时期，其中显著增加的花药黄质、玉米黄质、番茄红素和α-隐黄质是盛花期花被片呈色的关键代谢物；S3所含代谢物除无色的八氢番茄红素，其余类胡萝卜素代谢物含量均显著减少至极低水平，导致黄色褪去。

（4）确定关键基因与转录因子：对3个时期9个样本进行转录组测序分析，总测序质量为61.97 G，每个样品的Clean bases均大于6.5 G，共组装出153301条Unigenes，其中75447条（49.21%）Unigenes获得注释。类胡萝卜素生物合成通路在不同时期的两两比较组中均被显著富集，从中筛选出33个差异表达基因；与合成有关的多数基因在S1、S2高表达，PSY、Z-ISO、crtZ、ZEP等基因的表达趋势呈先上升后下降，在S2表达量最高，与花色黄色属性和鲜艳程度的变化趋势相吻合，PDS、ZDS中多个基因在S1高强度表达，均对代谢物的合成与积累具有重要作用；降解相关的基因在S2开始高表达，直至S3达到峰值，其中NCED是发挥降解功能的主要基因；S1至S2的整体合成强度均大于降解强度，使呈色代谢物在S2整体达到更高积累水平，而S3整体降解强度远大于合成强度，引起呈色代谢物含量的迅速下降；鉴定到正向调控的2个C2H2转录因子和负向调控的1个MYB转录因子。对卟啉与叶绿素代谢通路进行分析，推测SGR是造成叶绿素含量不断下降的关键基因。qRT-PCR验证结果与转录组测序数据基本一致。

关键词：结香；花色变化；类胡萝卜素；代谢组；转录组