三花槭(Acer triflorum Komarov.)是一种具有重要观赏价值和经济价值的高大落叶乔木,其叶片在秋季可由绿色变为紫红色,是我国东北地区重要的乡土彩叶树种之一,在现代城市园林绿化中,具有极大的发展潜力。研究表明,彩色叶片中富含黄酮、花色苷等物质,可调控叶色变化,然而对三花槭叶色变化过程中的生理及分子响应机制等方面的研究仍然缺乏。因此,本研究以三花槭不同呈色时期的叶片为实验材料,对3组时期的叶片进行生理指标测定,供试材料分别为:绿色时期(GL)、半红色时期(HRL)和红色时期(RL),并通过代谢组学和转录组学分析,挖掘叶色变化的关键调控基因,从而解析三花槭叶色变化的生理及分子响应机理。主要研究结果如下:(1)通过三花槭不同颜色叶片进行生理指标的测定,发现叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素及花色苷含量在绿色叶片(GL)时期含量最高,在红色时期(GL)含量最低,呈现逐渐下降的趋势;同时,可溶性糖含量在GL时期含量最低,在RL时期含量最高,呈现上升的趋势;而可溶蛋白含量测定,呈现先下降后上升的趋势,在GL时期和RL时期含量较高;抗氧化酶活性、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及丙二醛(MDA)活性测定时,结果显示,其指标均呈现先上升后下降的趋势,在HRL时期活性最高,脯氨酸(Pro)活性呈现逐渐上升的趋势,在RL时期活性最高,在GL时期活性最低。(2)光合特性指标分析结果显示,在水分利用率、净光合速率、气孔导度及蒸腾速率指标在3组不同时期中,均呈现逐步下降的趋势,在GL时期最高,在RL时期最低。胞间CO_2浓度在RL时期浓度较高,在HRL时期浓度最低,呈现先下降后上升的趋势。(3)转录组学结果表明,三花槭绿色叶片(GL)、半红色叶片(HRL)和红色叶片(RL)3组间共94451个差异基因,绿色时期(GL)与红色时期(RL)共有46123个差异显著基因,半红时期(HRL)与红色时期(RL)对比组中,共有44887个差异基因,绿色时期(GL)与半红时期(HRL)对比组中,共有3441个差异基因。对DEGs进行GO和KEGG功能注释及富集分析,在Gefitinib生产商叶绿素合成通路(ko00860),类黄酮代谢通路(ko00941)中的花色苷代谢合成通路(ko00942)上的关键基因,共筛选出13种关键的结构基因,C4H 9个基因、F3’5’H 1个基因、ANS 1个基因、DFR 12个基因、BZ1 6个基因、4CL 17个基因、CHS 7个基因、CHI 3个基因、F3’H 2个基因,F3H 5个基因、GT1 1个基因、UGT75C1 2个基因,分析发现,这些基因在三花槭叶片变化时期过程中具有重要作用。随机选择9个差异基因进行实时荧光定量PCR,所选择的大部分基因在SCH772984分子式转录组数据和qRT-PCR结果中表现出相似的表达模式,表明转录组结果可靠。(4)利用超高效液相色谱和广泛靶向代谢组学的方法测定三花槭3种颜色的叶片中的花青素种类及含量,共检测到27种与花青素相关的化合物,其中原花青素6种、矢车菊素5种、天竺葵色素4种和芍药花色素4种,在花色苷合成途径上,富集到的代谢物主要包括矢车菊素、天竺葵色素、芍药花色素、原花青素和锦葵色素。在9个样本中,异槲皮苷(fla＿Quercetin-glu)、原花青素B1(hepatocyte-like cell differentiationprocyanidin B1)、原花青素B3(procyanidin B3)、原花青素C1(Procyanidin C1)、矢车菊素3-O-葡萄糖苷(Cya-3-O-glu)、飞燕草素3-O-葡萄糖苷(Del-3-O-glu)在3组叶色变化时期含量最高,同时显示出较大含量差异。