花青素是一类水溶性天然色素,具有安全、无毒、色调自然、资源丰富的特点,在食品、化妆、医药、景观环境等方面具有很大潜力。在草本植物中,花青素合成的机理已有广泛的研究,但是在木本紫芽茶树‘紫娟’中还很少有研究。本研究采用高通量测序平台Illumina HiSeq2500,对‘紫娟’茶树的紫叶和绿叶进行转录组测序,得到了107,984条Transcripts和34,685条Unigenes。筛选出2,250个差异基因,其中上调表达1,270个,下调表达980个。通过对叶片中差异基因进行KEGG的分析,发现花青素合成途径、碳水化合物代谢途径和油菜素类脂合成途径是显著上调的。其中参与花青素合成的关键基因苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因、肉桂酸羟化酶(C4H)基因、4-香豆酰CoA连接酶(4CL)基因、查尔酮合酶(CHS)基因、花青素合成酶(ANS)基因、二羟黄酮醇还原酶(DFR)基因、尿苷二磷酸-葡萄糖-类黄酮-3-葡糖基转移酶(UFGT)基因、类黄酮-3’5’-羟化酶(F3’5’H)基因和ABC转运蛋白基因被成功鉴定到。这些基因的上调表达,可以促进花青素的合成和运输。另外,还成功鉴定到9个参与碳水化合物代谢的基因。与绿叶相比,紫叶中蔗糖合成酶(SUS)基因是上调表达的,可以为花青素的合成己糖和UDPG。另外,参与糖酵解途径的基因是上调表达的,但是参与三羧酸循环的基因没有显著性变化。紫叶线粒体中乙酰辅酶A的增加,可以上调细胞质中乙酰辅酶A羧化酶的表达,从而促进花青素的积累,也表明糖酵解可以为花青素积累提供中间体。最后,还鉴定到三个参与油菜素甾醇合成的基因,分别是鲨烯环氧酶(SQE)基因、环阿屯醇合酶(CAS)基因和甾醇C-24-甲基转移酶(SMT1)基因。三者的上调表达,可以为油菜素内酯的合成提供更多的前体物质,从而促进其合成,有利于花青素的合成。结合相关生理生化指标和荧光定量PCR的验证,本研究揭示了‘紫娟’茶树紫叶中花青素积累的分子机理。研究成果将为今后运用转基因技术选育性状优良、品质优异、高花青素、稳定性好的紫芽叶茶树奠定下良好的理论和研究基础。