红掌(Anthurium andraeanum)为天南星科花烛属多年生常绿草本植物,因其颜色丰富、色彩艳丽、花型奇特、富有光泽、花期持久等特点而深受人们喜爱,是市场上重要的盆花、鲜切花及景观装饰植物。红掌属于花叶俱美的观赏植物,叶色也是决定其观赏价值的重要经济性状,而叶色突变体是植物色素代谢研究的理想材料,因此,红掌叶色突变体研究具有特殊的理论意义及应用价值。本研究以红掌‘阿拉巴马’品种的野生型及其体细胞变异产生的叶色突变体为试验材料,对其进行叶绿素生物合成中间代谢产物含量测定、转录组测序、定量PCR和生物信息学分析,主要实验结果如下:1.以红掌野生型的幼叶(CK-Y)、成熟叶(CK-M)、老叶(CK-A)与叶色突变体的幼叶(Mut-Y)、成熟叶(Mut-M)、老叶(Mut-A)作为试验材料,分别对6种叶片的叶绿素及其生物合成中间产物的相对含量进行了测定。结果表明,与野生型相比,突变体幼叶、成熟叶和老叶的总叶绿素含量分别减少了 79.41%、75.37%和48.59%,其叶绿素a/叶绿素b的值分别是3.00:1.49、3.00:0.91和3.00:1.44,平均为3.00:1.28,而野生型中平均值也为3.00:1.28;在叶色突变体的幼叶和成熟叶中,原卟啉Ⅸ(Proto Ⅸ)含量分别减少了 85.27%和63.22%,在老叶中,粪卟啉原Ⅲ(Coprogen Ⅲ)含量减少了 50.00%,其下游中间代谢产物的积累也相应减少,均达到了显著差异的水平(p<0.05),最终导致叶绿素合成减少、叶色黄化;总体来看,叶绿素含量随叶片发育进程而增加,叶色黄化程度渐次减弱,在老叶阶段表现部分返绿现象。2.红掌野生型及叶色突变体的叶片转录组测序结果共获得转录本序列175,951条,平均长度为943.53 bp;拼装后获得单基因序列78,763条,平均长度为699.46 bp。其中,共有12,415条单基因序列在KOG数据库得到注释,共有3,260条单基因序列在KEGG数据库中得到注释。GO分析结果表明,共有25,680条单基因序列被注释到GO数据库的70个功能组中,分别为分子功能21个、生物过程27个和细胞组分22个。3.根据转录组测序结果,以表达量差异2倍以上、且q-value<0.05为参数,筛选显著差异基因。突变体与野生型相比,在CK-Y与Mut-Y之间筛选到表达差异基因3,679个,其中在Mut-Y中呈上调表达的为2,550个,呈下调表达的为1,129个;CK-M与Mut-M之间共有差异基因4,887个,其中在Mut-M中呈上调表达的为2,406个,呈下调表达的为2,481个;CK-A与Mut-A之间共有3,795个差异基因,其中在Mut-A中呈上调表达的为2,488个,呈下调表达的为1,307个;在两种供试材料的三个发育阶段均检测到在突变体中上调表达的基因106个、下调表达基因141个。其次,在突变体叶片发育过程中,筛选到差异基因数分别为Mut-Y与Mut-A 之间 6,894 个、Mut-Y 与 Mut-M 之间 5,659 个、Mut-M与 Mut-A 2,447 个;在三个发育阶段持续上调表达的基因262个,持续下调表达的基因178个。4.根据转录组测序结果,注释到与卟啉与叶绿素代谢相关序列39条,其中14条序列为显著差异表达基因,分别是叶绿素生物合成代谢途径中的AahemA-1、AahemA-2、AahemC、AahemY、AachlH、AaCRD1、AaPOR、AaCAO 及 AachlP,叶绿素降解代谢途径中的AaPaO和AaCLH,血红素生物合成代谢的AahemH以及西罗血红素生物合成代谢途径中的AacysG和AasirB。在此基础上,利用荧光定量PCR技术,分析了其中10个基因在两种供试材料及不同发育阶段中的表达特征,结果表明其表达变化趋势与转录组测序结果相一致,验证了转录组测序数据的可靠性。5.综合分析结果表明,供试红掌叶色突变体幼叶和成熟叶的叶绿素生物合成受阻部位发生在尿卟啉原Ⅲ(Urogen Ⅲ)合成ProtoⅨ的过程,而老叶的阻遏发生在Urogen Ⅲ合成Coprogen Ⅲ的转化过程,是一种总叶绿素缺失型叶色黄化突变体。