菊花(Chrysanthemum morifolium)是我国栽培悠久的传统名花之一。其品种多样,种质资源丰富。花色作为一个重要的观赏性状,一直是观赏植物的研究重点。前人对菊花花色的研究主要集中于表型分类、色素成分和代谢调控等方面。根据田间观察发现菊花在衰老过程中会出现花色变红的现象,且存在一定的普遍性,但有关其机理的研究报道较少。为了探究菊花花色变化与花瓣衰老的关系,研究其关键的调控机理,为今后菊花花色的分子育种提供理论基础,本研究对317个菊花品种衰老过程花瓣变色进行田间调查统计和表型测定;再选择3个色系的5个代表品种作为试验材料,测定其花色表型、花瓣生理指标及花青素代谢相关基因在衰老进程中的变化规律,对花瓣变色的机理进行初步研究。主要结果如下:1、连续两年秋季对317个菊花品种进行观察统计,使用英国皇家园艺标准比色卡(R.S.H.C.C.)划分色系,探究变色现象在不同色系间的分布情况。结果表明,进入衰老期后,菊花花瓣会产生变红现象,且这种现象在菊花中十分常见,有一半以上的品种均会出现不同程度的变色。本文划分的七大色系中,白色系花瓣变色比例最高,且最为明显,变色比例达到89.53%,相对而言,红色系花瓣变色不明显,仅占10%左右。2、采用CIELab颜色系统分别于盛花期、衰老期Ⅰ(盛花期后10天)、衰老期Ⅱ(盛花期后20天)三个时期对变色品种进行花色表型测定,并选择其中变化显著的109个品种进行分析。表型结果显示,从盛花期到衰老期Ⅱ,花瓣表面亮度降低,红-绿色品值增加,且每个色系的花色表型值在盛花期分散,而后逐渐聚合。这些结果表明,在花瓣的衰老过程中,不同色系均是花瓣颜色变红,且随着时间的延长,红色程度逐渐增强。3、选择变色明显的白色系’白皇后’、’蒙娜丽莎白’、’南农玉扣’,绿色系’南农绿冻’,黄色系’Ibis-sunny’作为试验材料。测定花瓣不同衰老阶段类黄酮含量、花青素含量、可溶性糖含量等生理指标。结果表明,在三个阶段,类黄酮、花青素、丙二醛含量均呈现持续上升的趋势,可溶性糖含量降低。综合各指标,菊花花瓣表面的变色主要是由于花青素的产生与累积,花青素含量的变化可达到几十甚至百倍。分析来看,白色系’白皇后,的变化最为明显。4、利用实时荧光定量PCR技术测定’白皇后’、’南农绿冻’、’Ibis-sunny’三个变色品种中花青素代谢相关基因在花瓣衰老进程中表达量的变化。结果表明,从第一阶段未变色到后期花青素大量累积,花青素代谢路径的结构基因CmPAL、CmC4H、CmCHS、CmCHI、CmF3H、CmF3,H、CmDFR、CmANS、Cm3GT 的表达量上调。其中CmCHS与CmCHI在第二阶段表达量骤升,增长数倍,在第三阶段表达量维持不变或略为下调。基因CmF3H在三个品种中的表达量变化最大,增长倍数达数十倍甚至上百倍。调节基因CmMYB3、CmMYB4、CmMYB5、CmMYB6、CmbHLH1、CmbHLH2、CmbHLH24等的表达量在不同品种中的变化趋势不尽相同,MYB家族中CmMYB3与CmMYB6的变化差异显著,猜测与花青素合成直接相关,bHLH家族中各个基因在不同颜色花瓣中的表达趋势不一致,CmbHLH1在3个品种中均出现持续上升的趋势,变化范围不大,在2倍左右的范围波动,CmbHLH2与CmbHLH24在白色品种中都出现了上调的现象,CmbHLH2变化范围更广,增长了数十倍,推测CmbHLH2与花青素合成关联更大。