花色是被子植物非常显著、且极具多样性的创新性状,其多样性不表现在物种间,同样表现在物种内部。花色的多样性大多被认为与传粉者相关:花色是吸引传粉者的关键视觉信号。由于动物传粉者对颜色的感知及检测能力存在着差异,花色多样性被普遍认为是被子植物对传粉者多样性的适应。此外,非传粉者因素也可能对花色的变异具有选择作用。研究花色变异的形成和维持机制,对探究被子植物生物多样性形成和植物的适应性演化具有重要意义。耧斗菜属（Aquilegia）植物在全球广泛分布,种间及种内拥有丰富的花色变异。课题组前期对具有花色差异的华北耧斗菜原变型及其变型黄花华北耧斗菜进行了研究,找到了在两种花色植物中含量差异的色素分子,并且完成了不同花色植物花被片的转录组测序。本论文基于已有转录组数据,从不同花色植物对比的角度展开系统的深入挖掘,筛选可能参与花色调控的关键基因。而后,选取新的植物个体,对候选基因进行表达量验证,并对可能的上游转录因子展开启动子和编码区遗传多样性的分析,寻找可能与花色变异直接相关的关键遗传变异位点。1)基于对紫色花BJ01和黄色花LN01转录组中差异表达基因的聚类和富集分析,本研究发现在两种花色植物花被片中特异上调表达的基因涉及到了不同的生物学过程、分子功能和代谢途径,其中BJ01（紫花）花被片上调表达基因在类黄酮代谢途径显著富集。2)基于层次聚类和富集分析,筛选得到了 21个两种花色植物中差异表达的候选基因,Realtime RT-PCR检测发现其中有6个基因（CHI、DFR、GST、TT12-1、MIXTA-2和pEARLI1）在紫花花被片的表达量明显高于黄花。对这6个基因的启动子展开分析,发现它们均不存在与花色差异相关的遗传变异位点,且6个基因的启动子上均存在多个MYB和bHLH转录因子的结合位点。3)进一步,本研究从转录组数据中筛选得到了 3个可能相关的转录因子,进行了基因表达量的核实和遗传多样性分析。结果发现:AyMYB3-1和AybHLH-1在两种花色植物间呈现差异表达,但二者的启动子和编码区均不存在与花色相关的遗传变异;AyMYB3-2在紫花所有个体的花被片中均高表达,蛋白质序列和结构整体也保守;但是在黄花的部分个体（LN06）中几乎没有表达,其启动子区相对于紫花居群存在大片段的序列插入和缺失;同时在AyMYB3-2表达量较高的黄花个体中,AyMYB3-2的编码区存在3种不同形式的片段缺失,导致其编码的蛋白质序列缺失了多个功能结构域。4)同时,本研究对两种花色的植物进行杂交,并且构建了遗传背景鉴定的分子标记;对经过遗传背景鉴定的F1代个体,展开了花部特征观察,发现不同杂交组合获得的F1代植株,其花被片同时存在紫色和黄色两种颜色,暗示花被片的两种颜色可能是两个独立的性状,在不同植物类群中分别由不同的基因控制。本研究通过转录组整体水平的比较分析发现,两种花色华北耧斗菜花被片上调表达的基因集合已经发生显著的分化;AyMYB3-2在启动子区和基因编码区都存在着与花色差异相符合的遗传分化,其变异可能导致了黄花华北耧斗菜中花青素合成和积累的缺失,为课题组后续明确华北耧斗菜野生居群间花色变异的分子机制打下了基础。