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‘华仲12号’杜仲(Eucommia ulmoides‘Huazhong No.12’)为杜仲科杜仲属的品种里的栽培种,叶片鲜红至紫红色,极具观赏价值。本文以‘华仲12号’杜仲(红叶)为试验组、‘华仲11号’杜仲(Eucommia ulmoides‘Huazhong No.11’)的叶片(绿叶)为对照组,通过对‘华仲12号’杜仲和‘华仲11号’杜仲进行叶片色差值测定和生理试验、代谢组测定和转录组测序,初步揭示了‘华仲12号’杜仲叶片呈红色的生物学基础,为研究红叶植物叶片呈色机理提供了参考。主要研究结果如下:1.代谢组共检测到556个代谢物,筛选到165个差异代谢物,其中‘华仲12号’杜仲中有96种差异代谢物表达上调,主要为花青素、黄酮、黄酮醇、异黄酮及黄酮碳糖苷等花色苷合成必要物质。‘华仲12号’杜仲中芍药花青素O-己糖苷、矢车菊属3-O-丙二酰己糖苷、矢车菊素O-丁香酸、矢车菊素3,5-二葡萄糖苷以及矢车菊素的含量显著高于‘华仲11号’杜仲。KEGG通路富集结果显示,类黄酮生物合成途径及花色苷合成途径中,天竺葵素和飞燕草素分支的花色苷含量在两个品种间没有显著差异;圣草酚的含量显著下调;二氢槲皮素、矢车菊素、矢车菊素3,5-二葡萄糖苷的含量显著上调。2.转录组结果表明,‘华仲12号’杜仲中有17503条基因表达,‘华仲11号’杜仲中有17765条基因表达‘。华仲12号’杜仲与‘华仲11号’杜仲相比,发现有8366条发生了差异表达。与花色苷合成相关途径,类黄酮合成途径及花色苷代谢途径中,HCT、CHI、C3’H、F3’H和3MaT1基因显著差异上调,F3’5’H、UGT基因显著差异下调。荧光定量试验表明参试基因的表达情况与转录组测序所得趋势基本一致。3.转录组和代谢组联合分析表明,CHI、F3’H和F3’5’H基因是杜仲叶色的差异的关键基因,二氢槲皮素、矢车菊素、矢车菊素3,5-二葡萄糖苷是导致叶色差异的关键物质。杜仲叶片呈红色的物质是矢车菊素及矢车菊素3,5-二葡萄糖苷。