八仙花(Hydrangea macrophylla),又名绣球花,紫阳花,是虎耳草科绣球属的多年生小灌木。国内外对于八仙花的研究也多集中于花青素成分分析与铝离子对其生长生理特性的影响等方面。而关于铝离子对八仙花体内花青素合成及其相关基因表达影响,八仙花不同色系之间和不同组织器官的花青素含量及相关基因的表达等研究均未见报道。因此本试验希望通过以上不同方面来研究铝离子对其花色的影响,以及八仙花变色与不变色品种在生理与遗传物质上的不同。并试图从代谢水平和分子水平上对八仙花花色变化的相关调控机制进行探讨,为八仙花花色分子育种提供理论依据。本试验首先以八仙花变色品种‘博大蓝’‘宝石’和不变色品种‘雪球’为试验材料,利用比色卡测色、花青素提取与含量测定、RNA提取、反转录、实时荧光定量PCR、基因进化树构建等方法,分析铝离子对八仙花的花色表型、不同生长期花青素含量和HmCHS基因相对表达量这几个方面的影响,以探究其在八仙花着色期间,其对花色变化相关调控机制。同时对八仙花三个品种花青素的含量与基因表达,不同器官基因表达量的关联性以及与其他物种之间的亲缘性关系进行分析比较。主要结论如下:(1)‘博大蓝’和‘宝石’两个变色品种经铝离子处理后都呈蓝色系花萼;在清水对照的条件下都呈红色系花萼。‘雪球’不变色品种在处理组和对照组中都呈白色花萼。验证了铝离子是影响八仙花颜色变化的重要条件这一观点。(2)两个变色品种的花青素含量变化受铝离子影响,铝离子促进了‘博大蓝’花青素合成却抑制了‘宝石’的花青素合成。白色不变色品种‘雪球’不受铝离子影响。说明铝离子对八仙花花青素合成的影响是不一致的,可能是不同品种体内转录因子与结构基因对花青素合成有不同的影响,也有可能是不同品种铝离子的吸收量不一致而导致的。(3)铝离子对‘博大蓝’和‘宝石’两个品种花萼内的HmCHS基因的表达都在一定程度上起到了抑制作用,但对‘雪球’品种没有显著影响。推测铝离子作为一种金属离子在一定时期内能特异地作用于八仙花有色品种花萼内的HmCHS基因表达。这可能与花青素合成受到多个基因共同调节的机制有关。(4)铝离子能促进‘博大蓝’品种叶片内HmCHS基因的表达量,对‘宝石’品种和‘雪球’品种叶片内的表达量影响不显著。变色品种之间表现了不一样的变化,推测可能是由于不同品种叶片在铝离子造成的盐离子胁迫下相关花青素的诱导机制不一样所导致的。(5)三个品种的花萼在中性条件下,初始期的HmCHS基因表达量相差并不大,可能是因为这个时期的HmCHS表达量还不受外界环境控制调节。随着花萼的慢慢展开,变色品种HmCHS表达量上调。不变色品种下调。(6)变色品种‘博大蓝’和‘宝石’花萼内的HmCHS基因表达量始终高于叶片内的表达量,花萼内表达量不断上调,叶片内表达量不断下调。白色不变色品种‘雪球’初始期叶片内HmCHS的表达量要高于花萼中的表达量,可能是花萼内的HmCHS受到了自身产物的反馈抑制调节,抑制了HmCHS在花萼内的表达。花萼和叶片内的HmCHS表达量最后都逐渐下降接近无。(7)通过对比十个物种CHS基因的氨基酸序列可知,八仙花HmCHS基因在亲缘关系上更接近于月季RcCHS基因和杜鹃RsCHS基因,与菊花和拟南芥的相关基因亲缘关系较远。