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棉花是世界上最重要的经济作物之一；花青素更是植物非常重要的次级代谢产物，是植物产生五颜六色、绚丽多彩的叶片、花瓣和果实颜色的主要色素之一，具有非常重要的生理功能；彩色棉花更以独特天然、环保和多姿多彩纤维而备受青睐，其形成主要是由花青素及其衍生物在纤维腔累积而成，因此，关于棉花花青素合成代谢途径及分子机理研究具有重大的意义。陆地棉HS2紫化突变体是由于外源T-DNA插入破坏下游花青素代谢途径关键酶基因导致突变，从而使整个植株呈现紫色。在自然光下，棉花的组织器官中花青素大量积累，均呈现紫红色，是一个非常有价值的农艺性状，但是其遗传的分子机制目前尚未清晰。 本研究比较了陆地棉(Gossypium hirsutum L.)的背景植株C312和HS2中花青素合成代谢途径的关键酶基因表达，中间产物分析等以揭示紫化突变的分子生物学机理。LC/MS结果显示，自然光下C312和HS2叶片组织中类黄酮的组成单体成分一致；但在温室光照培养下，HS2较C312少了两种类黄酮单体成分。通过荧光定量(qRT-PCR)对关键酶基因的表达水平进行分析，研究了PAL，C4H，4CL-8，CHS，CHI，F3’H，F3H，DFR，LAR，LDOX，ANR，OMT和GST等花青素合成通路中相关的关键酶基因，在自然光照下及温室培养环境两种条件下的表达水平差异。结果显示，这些关键酶基因在突变体和野生植株中，与光照环境变化是有显著性联系的。为探索花青素大量积累现象与光质成分的联系，不同波长光质的处理下的样品组织中，花青素含量随光质和处理时间的不同而变化，并且在50％蓝光(400-500nm,15μmole m-2 s-1)，50%红光(600-700nm,120μmole m-2 s-1)和50%远红光(700-750nm,130μmole m-2 s-1)的混合光质处理下，HS2幼苗中花青素含量，最接近自然光照下HS2的花青素积累程度。并且，重点研究了CHS基因在不同光质处理下，其表达水平随时间有节律性变化，并且HS2的CHS在三种光质的混合处理下的表达水平接近自然光环境中的值，但自然光条件下CHS的表达水平最高。综上所述，紫化突变体HS2的花青素积累的主要原因可能是：由于T-DNA插入破坏GhOMT基因，花青素代谢受阻，细胞内所需花青素含量不能满足其正常生理需要；在光照环境诱导下，细胞生理活动需要花青素等重要的次级代谢产物的参与，从而导致花青素代谢通路中其他相关酶基因的表达异常。