作为广泛存在于植物中的次生代谢产物之一,花青素最初由苯丙氨酸经过不同的修饰延伸而来,对植物花瓣和叶片的着色起着至关重要的作用。花青素在合成初期不稳定,后期的修饰能提高其溶解性和稳定性,而糖基化作为花青素修饰过程中的第一步,由糖基转移酶催化糖基供体部分转移至各种的花青素苷元,具有至关重要的作用。花青素合成的调控主要依赖上游的转录因子MYB、b HLH和WD40形成复合物（MBW）在转录水平上调节下游结构基因的表达而控制植物花色。月季（Rosa hybrida）花瓣颜色丰富多彩,具有很重要的观赏价值,但是其花色形成的遗传机制鲜有报道。本课题组前期对月季品种‘蓝色狂想曲’进行转录组和代谢组检测,筛选到一个可能的糖基转移酶基因Rh3GT5,在本研究中以月季品种‘蓝色狂想曲’、‘仙境’、‘蓝绒球’、‘艾弗的玫瑰’等为研究材料,对Rh3GT5的功能和调控机制进行探究,主要结果如下:1.通过LC-MS技术对‘蓝色狂想曲’花瓣进行花青素组分分析显示,其主要由矢车菊色素衍生物、飞燕草色素衍生物以及矮牵牛色素衍生物构成,其中矢车菊色素衍生物含量最高,占76.62%,而矮牵牛色素含量极低,仅0.21%;在矢车菊色素衍生物中,矢车菊色素3-O-葡萄糖苷和矢车菊色素3-O-半乳糖苷占比最高,达19.41%,在飞燕草色素衍生物中则是飞燕草色素3-O-鼠李糖苷的含量最高,达到64.20%。说明‘蓝色狂想曲’含有丰富矢车菊色素3-O-葡萄糖苷、矢车菊色素3-O-半乳糖苷和飞燕草色素3-O-鼠李糖苷。2.从‘蓝色狂想曲’中分离得到一个全长1446 bp的Rh3GT5基因,编码482个氨基酸,蛋白质大小约为53.27 k Da,等电点为5.59;氨基酸序列分析表明,其氨基酸序列与构成糖基结合基序的其他GTs有相同的PSPG保守结构域;系统发育分析表明,Rh3GT5与葡萄中的Vv3GT5同源性最高,说明其属于典型的糖基转移酶,可能催化花青素的3-OH位点糖基化。3.在不同花色盛开的花瓣中,Rh3GT5在蓝紫色花‘蓝色狂想曲’和红花‘御用马车’的表达量较高,在白色花中表达量相对最低,推测其与花青素的形成有关;将‘蓝色狂想曲’花瓣分为5个不同的开放阶段,Rh3GT5基因的表达水平在不同的开放阶段有显著性差异,且在开放S2期表达量最高,随着开放程度增加逐渐减弱,说明该基因在花瓣开放初期的花瓣着色过程中起作用;4.对‘蓝色狂想曲’、‘仙境’月季花瓣进行Rh3GT5的VIGS实验进行功能验证。与对照组相比,TRV-Rh3GT5处理的‘蓝色狂想曲’和‘仙境’基因转录水平显著下调,花色减弱,根据CIE检测显示,‘蓝色狂想曲’和‘仙境’红色部分显著减弱,蓝色部分也显著减弱。另外,本研究还对月季‘艾弗的玫瑰’叶片进行了VIGS,与对照组相比,TRV-Rh3GT5处理的‘艾弗的玫瑰’新生叶片基因转录水平显著下调,花色减弱,根据CIE数据显示‘艾弗的玫瑰’叶片红色部分显著减弱,蓝色部分无显著差异。说明Rh3GT5转录水平的下调导致花青素含量降低,进而产生花瓣颜色变化。5.对‘蓝绒球’月季花瓣圆片进行瞬时转化,结果显示过表达Rh3GT5促进了矢车菊色素3-O-鼠李糖苷、飞燕草素3-O-葡萄糖苷、飞燕草素3-O-鼠李糖苷的积累,使花瓣呈现明显的红色;根据CIE检测显示,与对照相比,过表达Rh3GT5的‘蓝色狂想曲’和‘仙境’红色部分显著增强,表明Rh3GT5能促进‘蓝绒球’月季花瓣圆片变红。6.对红花烟草进行转基因过表达株系创制,共获得8株转基因阳性苗,与对照组相比,T1代转基因烟草的花瓣显示出更深的颜色,通过测定CIE值,证明红色部分显著性加深,而蓝色部分没有显著性差异;花青素提取结果显示,相比与对照组,转基因组烟草花瓣中花青素含量显著增加,证明Rh3GT5促进了烟草花青素的积累。7.构建了原核表达载体pMAL-c2X-Rh3GT5进行原核诱导,在16℃诱导11h得到目的蛋白并进行纯化得到体外蛋白。以矢车菊色素、飞燕草色素、天竺葵色素为底物,UDP-葡萄糖、UDP-鼠李糖为糖基供体,结果均没有生成产物,可能是由于反应条件不成熟或者蛋白活性在MBP标签影响下无法发挥作用。8.利用JASPAR预测Rh3GT5启动子含有Rh MYB1结合元件,进一步通过荧光素酶活体成像实验和酵母单杂实验证明,Rh MYB1能够结合并激活Rh3GT5的启动子活性。以上结果表明,Rh3GT5是调控‘蓝色狂想曲’花色形成的关键基因,该基因通过催化矢车菊色素3-O-鼠李糖苷、飞燕草素3-O-葡萄糖苷、飞燕草素3-O-鼠李糖苷的积累,影响月季花瓣颜色形成。此外,Rh3GT5的表达受到RhMYB1在转录水平上的调控。