花青素类化合物是植物体内重要的次生代谢产物,种类繁多,目前已被分离和鉴定的有700多种。研究表明,花青素作为活性次生代谢物,不仅在植物体内具有重要的生理作用,且在人体内还具有降血糖、抗氧化、抗肿瘤等多种功能活性。因其呈色性能好、健康、安全,已被广泛地应用于食品、化妆品和医药行业。目前,花青素主要从植物的根、茎、花和果实等原料中提取,虽然植物原材料种类多、来源广,但易受气候、环境和病虫害等的影响,且原材料成分复杂,所提色素纯化难度大、成本高。植物细胞培养具有周期短、可控性强、受自然环境影响小、目标物易于提取和纯化等优点,有望成为花青素生产的重要方式。目前已有葡萄、甘薯、马铃薯等植物细胞培养生产色素方面的研究,但因稳定性和成本方面的原因尚未得到推广和应用。本文诱导和筛选出了一株独特、新颖的青钱柳红色愈伤系,研究了其形态、生长和代谢方面的特性,并建立了红色细胞悬浮培养体系,以期用于花青素的生产,主要的研究结果和结论如下:（1）诱导和筛选出了一种独特、新颖的青钱柳红色愈伤系:采用L₉（3⁴）对愈伤组织诱导培养基的激素水平进行了优化,结果表明在添加了1.0 mg/L KT、0.5 mg/L2,4-D和0.3 mg/L NAA的MS培养基中,愈伤组织诱导率可达100%。通过诱导和筛选,共获得了五种不同类型的愈伤系,培育出了一株新颖的青钱柳红色愈伤系。该红色愈伤组织颜色鲜红、质地疏松、具有金属光泽,且生长迅速,遗传性状稳定。（2）鉴定了青钱柳红色愈伤系中的主要次生代谢物:采用UPLC-MS/MS和HPLC技术对青钱柳红色愈伤组织中的次生代谢物进行定性分析,发现其中主要有四种多酚类物质（（+）-儿茶素、原花青素B1、矢车菊素3-O-半乳糖苷和矢车菊素3-O-葡萄糖苷）和三种三萜类物质（白桦脂酸,齐墩果酸和熊果酸）;同时建立了稳定、可靠的青钱柳愈伤组织多酚和三萜类物质的HPLC定量分析方法。（3）比较了红色和淡黄绿色两种典型青钱柳愈伤系在生长、形态和代谢上的主要差异:两种典型的青钱柳愈伤系生长曲线均呈“S”型,但红色愈伤组织的生长速率和最大生物量均略低于淡黄绿色愈伤组织;两种愈伤系的性状都很稳定,且生长迅速,其中红色愈伤组织颜色鲜红、质地疏松、具有金属光泽,淡黄绿色愈伤组织呈淡黄绿色、颗粒状、疏松易碎;在两种愈伤系中均能检测到不同含量的（+）-儿茶素、原花青素B1、白桦脂酸、齐墩果酸和熊果酸,但仅在红色愈伤组织中检测到矢车菊素3-O-半乳糖苷和矢车菊素3-O-葡萄糖苷。（4）采用比较转录组测序分析方法,解析了红色和淡黄绿色两种典型青钱柳愈伤系的次生代谢差异机理:采用Illumina Hi Seq 2500测序平台对青钱柳红色和淡黄绿色愈伤组织进行了转录组测序,共获得了105,041个高质量Unigene序列,将组装得到Unigenes通过Blast X与NR、Pfam、String、Swissprot、GO、COG和KEGG公共数据库进行序列比对分析,发现有62.21%的Unigene在公共数据库中得到注释;通过红色和淡黄绿色愈伤组织中花青素和三萜类化合物合成途径的基因差异表达分析,共筛选出了21个显著差异表达基因,并进行了RT-q PCR验证,其中包括5个花青素合成代谢相关基因（CHS、CHI、F3’5’H、3GT和3Gal T）、8个三萜合成代谢基因（HMGS、HMGR、MVD、DXS、FPS、SS、SE和β-AS）和8个转录因子（MYB44、MYB7、MYB1、MYC2、b HLH122、WD40、ERF003和ERF105）;同时根据上述基因差异表达情况解析了红色和淡黄绿色愈伤系之间次生代谢差异的机理。（5）建立了青钱柳红色细胞悬浮培养生产花青素的技术体系:以形状优良的青钱柳红色愈伤组织为材料,建立了红色细胞悬浮培养生产花青素技术体系,并对接种量、装液量、摇床转速、光照,激素等主要工艺参数进行了优化,优化后的主要培养条件为10%接种量、40%装液量、105 rpm/min摇床转速、连续光照,优化的激素组合为0.3 mg/L TDZ、0.3 mg/L 2,4-D、0.1 mg/L NAA和1.0 mg/L IBA;优化条件下,细胞培养至第7天时,花青素总含量和总产量达到峰值,分别为1342.36μg/g和20.81 mg/L;培养至第8天时,生物量达到峰值,为15.75 g/L（干重）。综上所述,本文所筛选和培育出的青钱柳红色愈伤系具有独特性和新颖性,在形态和代谢上与常见的淡黄绿愈伤系有着显著的差异,转录因子、多酚和三萜合成途径关键基因表达上的显著差异使得其总花青素、总多酚和总三萜含量均显著高于淡黄绿色愈伤系,以该红色愈伤系所建立的细胞悬浮培养体系较为稳定,细胞生长旺盛,花青素含量高,在花青素生产上具有较好的应用前景。