国兰的叶片上产生的白色或者黄色斑块/斑纹等性状称为“艺”,国兰上有这种“艺”的兰花称为叶艺兰。常见的叶艺有鹤艺、斑艺、水晶艺等。叶艺兰观赏价值和经济价值极大,但其形成原因尚未明确,基因突变、营养缺乏、病毒感染或真菌寄生等均可造成局部叶片白化或黄化。由于形成机制的不明确,导致叶艺兰育种工作进展缓慢。目前叶艺兰新品种的获得主要来自野生驯化,这使得野生资源面临盗采烂挖的危险。“锦旗”Cymbidium ensifolium‘Jin Qi’是兰科兰属植物建兰（C.ensifolium）天然变异品种,是小桃红线艺进化品种之一,典型的鹤艺品种,艺色明亮犹如锦旗。本研究以建兰叶艺品种‘锦旗’为材料,从细胞学、生理学、分子生物学等角度,探究其呈色机理,挖掘关键基因,为建兰,乃至其他兰属的叶艺兰新品种培育提供依据,也为其他叶色突变体观赏植物的研究提供参考。主要结果包括:1.“锦旗”叶色突变体细胞学机制通过扫描电镜观察气孔,黄叶部分和绿叶部分无显著差异,叶片光合速率的下降可能与气孔闭合无关,可能与叶肉细胞光合活性有关;通过透射电镜观察叶绿体显微结构,发现绿色部位叶绿体形态正常呈现纺锤形,大量的基粒垛叠成基粒片层,排列整齐,而黄叶部分叶绿体结构发育不完整,形态发生变化,近圆形,基粒没有明显的垛叠,有大量的嗜饿滴聚集;透射电镜观察和病毒接种实验结果共同表明“锦旗”叶色突变与病毒侵染无关。2.“锦旗”叶色突变体生理机制黄叶部分相比绿叶部分叶绿素a,叶绿素b,类胡萝卜素含量均有显著性的下降,我们推测叶艺的产生与叶绿素下降有关。黄叶、绿叶部分花青素数据无显著差异,总黄酮的含量黄叶部分要低于绿叶部分,表明总黄酮和花青素不是导致叶色变化的原因。黄叶部分F0、Fm、Fv/Fm、PSII、ETR、q N、q P的叶绿素荧光参数,都明显低于绿色部位,表明其光合结构受到了破坏,光化学效率较低;测量了叶绿素合成前体物质含量,数据分析表明叶绿体合成受阻于Coprogen III→Proto IX阶段。3.“锦旗”叶色突变体分子机制分析经过转录组测序,测得总原始数据为249.87 Mb raw reads,经过数据过滤后获得247.47 Mb clean reads,均长856 bp,其中在200-500 bp最多,占比56.69%。比对公共数据库,总共有71 602个Unigenes注释。绿叶部分（DZ）与黄叶部分（HY）共有2997个差异表达基因,其中1197个上调表达;下调表达基因数为1800个。GO注释了53个亚类功能组分布于三个主类,生物过程（biological process）差异表达基因数目1328,细胞组分（cellular component）数目为1125,分子功能（molecular function）中有1168个被注释。对比到GOG库,注释到了20763个unigenes序列共有25类功能注释信息,对比到最多的是R类（General function prediction only）4291个unigenes占比20.67%。有6163个unigenes注释到KEGG公共数据库118个Pathway,注释到代谢途径（Metabolic pathways）最多,数目为2681,占比43.5%。差异基因富集到了与叶色形成有关的通路有类黄酮合成（Flavonoid biosynthesis）注释了61个unigenes,占比0.99%;类胡萝卜素合成（Carotenoid biosynthesis）26个,占比0.42%,嘌呤和叶绿素生物合成（Porphyrin and chlorophyll metabolism）56个占比0.91%。结合细胞学和生理学实验结果显示叶绿素合成受阻于Coprogen III→Proto IX阶段,叶绿体结构异常。重点追踪这三个途径,筛选了16个候选基因,分别为GLK1、ARC3、ARC6、CPOX、DVR、CLH2、SGR、CYP73A、CHS、CHI、F3H、CYP75B1、PSY、LCY-B、CCD7、NCED。利用荧光定量PCR对16个基因表达进行验证,发现10个基因表达趋势与转录组分析的结果相同,分别是与叶绿体合成有关基因GLK1;叶绿体分化有关基因ARC3、ARC6;叶绿素合成途径有关CPOX、DVR1;总黄酮合成途径有关基因CYP73A16、CHS3、F3H-1;类胡萝卜素合成有关基因:PSY、LCY-B。综合细胞、生理数据和转录组分析的结果,进一步分析筛选决定黄叶关键基因,初步判定有决定叶绿体形成、分裂分化GLK1、ARC3、ARC6;在叶绿素合成阶段决定Coprogen III→Proto IX阶段关键酶基因CPOX。