黄樟Cinnamomum porrectum（Roxb.）Kosterm为樟科樟属常绿乔木,其叶中富含精油,叶精油中萜类成分复杂多样,是一种重要的天然精油植物。至今为止,我国黄樟叶精油含量、成分和变化规律均不明确,叶精油中重要萜类物质生物合成相关研究未见报道,直接制约了黄樟精油优良性状的遗传改良和叶精油中重要成分的开发利用。本研究对我国主要分布区黄樟叶精油含量和化学成分进行研究,解析了我国黄樟叶精油含量和化学成分水平、分布格局、区域变异和年变化规律;并结合转录组分析和精油成分分析来鉴定黄樟叶精油中桉叶油素、樟脑、芳樟醇等三种萜类物质生物合成相关基因和途径,对三种萜类生物合成关键基因进行克隆和功能研究。主要研究结果如下:1.对我国5省20个天然居群564个单株的黄樟叶精油研究表明,黄樟居群间和单株间叶精油含量变化范围较大,共检测到117种化学成分,共鉴定出14种化学型,并将20个天然居群划分为4大类。黄樟居群间和单株间叶精油含量变化范围分别为1.15-23.6mg/g和0.2-41.3 mg/g。从黄樟叶精油中共检测到117种化学成分,包括51种单萜、46种倍半萜和20种非萜类化合物。从我国黄樟主要分布区鉴定了14种化学型,其中分布频数最大的为桉叶油素型、樟脑型和芳樟醇型。主成分分析将20个黄樟天然居群划分为4大类,第一类为精油含量高且广泛分布桉叶油素型的广西居群,第二类为广泛分布樟脑型的云南居群,第三类为广泛分布榄香醇型的湖南和江西混合居群,第四类为以化学型丰富多样为特征的广东和江西混合居群,分类结果与各居群的地理距离相吻合。2.影响黄樟叶精油含量和组分变异的主要环境因子为生长地经纬度、海拔和年均温。黄樟叶精油含量与生长地的纬度、经度均呈极显著的负相关,随着生长地纬度和经度的增大,黄樟精油含量呈下降趋势;芳樟醇和β-石竹烯含量与生境年均温呈显著正相关;樟脑含量与生长地纬度、经度均呈极显著的负相关,与海拔呈极显著正相关;柠檬醛含量与生长地经度和年均温呈极显著正相关,与海拔呈显著负相关。3.芳樟醇型黄樟叶精油含量和叶精油中第一主成分芳樟醇含量在不同月份呈现出极显著的差异。叶精油含量和芳樟醇含量均在3月份降到最低,叶精油含量5月份最高,在4-8月份维持相对高含量水平,其它月份相对较低,而芳樟醇含量则除3月份外,其它月份较为平稳。黄樟叶精油含量与月降雨量呈极显著正相关,与月均温呈显著正相关,高降雨量和高月均温都利于黄樟叶精油的合成和积累。4.结合黄樟叶组织三代全长转录组测序和不同化学型叶组织RNA-Seq测序,分析萜类生物合成通路,鉴定萜类各生成阶段差异基因,筛选出分别与萜类物质樟脑、桉叶油素、芳樟醇生物合成相关的候选基因。采用PacBio Sequel平台对黄樟叶组织进行三代全长转录组测序,获得89 103个完整转录本;采用Illumina HiSeq 2500平台对桉叶油素型、樟脑型和芳樟醇型黄樟叶组织进行RNA-Seq测序,获得高质量的表达谱数据。从萜类生物合成通路中,桉叶油素型与芳樟醇型比较组、樟脑型与桉叶油素型比较组、樟脑型与芳樟醇型比较组分别筛选出差异基因50个、46个和54个,其中在萜类化合物生成阶段分别鉴定出差异基因21个、22个和18个,其中分别包括单萜生物合成相关差异基因7个、9个和5个。结合萜类合成通路分析和差异基因qRT-PCR定量分析,筛选出黄樟TPS基因CpTPS1、CpTPS3、CpTPS4分别作为萜类物质樟脑、桉叶油素、芳樟醇生物合成候选基因。5.基于黄樟全长转录组序列,成功克隆了3个黄樟TPS基因CpTPS1、CpTPS3和CpTPS4,解析了CpTPSs基因进行蛋白结构、系统发育和亚细胞定位。CpTPS1、CpTPS3和CpTPS4分别编码580、582和558个氨基酸,均含有TPS蛋白家族具有的保守DDXXD结构域和（N/D）DXX（S/T）XXXE结构域。系统发育分析表明,CpTPS1和CpTPS3属于TPS-b亚家族,CpTPS4属于TPS-g亚家族。亚细胞定位显示,基因CpTPS1、CpTPS3、CpTPS4蛋白均定位在叶绿体（质体）中,与其推测生成产物樟脑、桉叶油素、芳樟醇等单萜物质合成位置吻合。6.通过5种化学型25个无性系的基因表达和木本模式植物84K杨转基因分析,初步证实CpTPS1、CpTPS3、CpTPS4分别与樟脑、桉叶油素、芳樟醇生物合成有关。从大群体中基因表达和精油含量分析推断CpTPS1、CpTPS3、CpTPS4分别与樟脑、桉叶油素、芳樟醇的生物合成有关。构建CpTPS1、CpTPS3、CpTPS4过表达载体,成功转入84K杨（Populus Alba×P.glandulosa）,并在转录水平检测到CpTPSs的基因表达,经转基因植株叶片萜类化合物GC-MS检测,CpTPS4的5个转基因植株叶片中检测到少量的芳樟醇成分,证明了CpTPS4参与芳樟醇的生物合成。