颖壳作为水稻小穗的重要组成部分,具有防止花器官和种子免受昆虫和病菌侵害、抗紫外线等作用,是影响水稻产量和品质的重要因素。一般水稻颖壳为绿色,成熟晒干后呈淡黄色;褐色颖壳通常是由类黄酮积累导致。类黄酮具有抗氧化性,广泛参与了植物的抗逆反应,同时也能吸引昆虫等传粉者帮助传粉,是最重要的次生代谢物之一。CN88S是一个光温敏不育系水稻品种,其颖壳颜色为褐色,本研究通过图位克隆、转录组和代谢组的手段对CN88S的颖壳进行了研究,主要研究结果如下:1)以CN88S/R600的F2代为定位群体,通过图位克隆,并结合重测序-BSA方法,成功定位了一个调控水稻颖壳颜色的关键基因,将该基因命名为Os BH24,Os BH24是已克隆的控制水稻颖壳颜色基因IBF1和Os FBX310的等位基因,编码一个含kelch重复序列的F-box蛋白。系统进化分析表明,Os BH24是拟南芥KFBCHS的同源基因,KFBCHS编码一个含kelch重复序列的F-box蛋白并通过介导查尔酮合成酶的泛素化和水解调控类黄酮生物合成。2)对CN88S变色前后颖壳的转录组进行分析,发现差异基因在类黄酮代谢途径有显著富集,类黄酮合成相关基因和调控类黄酮代谢相关转录因子在变色过程中显著上调表达,同时Os BH24也显著上调表达。3)对CN88S变色前后的颖壳进行了类黄酮代谢组分析,共检测到270种类黄酮代谢物,其中共49种类黄酮代谢物含量在变色前后差异显著,其中44种显著增加,5种显著减少;差异显著的类黄酮代谢物主要为黄酮和黄酮醇。综合分析基因组、转录组、代谢组数据和相关研究结果,推测编码含kelch重复序列F-box蛋白的基因Os BH24参与了水稻类黄酮途径的转录后调控,其基因突变导致颖壳中大量类黄酮代谢物显著积累,最终引起水稻CN88S颖壳变褐。