黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024（5）：63-69Heilongjiang Agricultural Sciences

http：//hljnykx.haasep.cnDOI：10.11942/j.issn1002-2767.2024.05.0063

馮英輝，俞金禮，劉金文.不同發(fā)育階段紅楓葉片呈色機(jī)制

［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024（5）：63-69.

摘要：為了探究紅楓葉色變化的生理和分子機(jī)制，以不同發(fā)育階段葉色差異顯著的3種葉片為材料，利用生物化學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法對(duì)葉色變化相關(guān)的生理指標(biāo)和差異基因進(jìn)行檢測(cè)和分析。結(jié)果表明，不同發(fā)育階段紅楓葉片由紅色發(fā)育為綠色過程中，葉片中的葉綠素含量、葉綠素合成前體ALA與PBG含量和類胡蘿卜素含量呈上升趨勢(shì)，而花色素苷含量、總酚和類黃酮含量顯著下降；轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示不同發(fā)育階段的紅楓葉片存在6 931個(gè)差異表達(dá)基因，花青素和類黃酮生物合成途徑關(guān)鍵酶的編碼基因CHS、ANS、CHI、HHT、F3′H、FLS、ART在紅色葉片中上調(diào)表達(dá)，兩個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子基因（MYB2和MYB113）和兩個(gè)蛋白激酶基因（TMK1和RUL1）在紅色葉片中上調(diào)表達(dá)。本研究初步闡明了不同發(fā)育階段紅楓葉色差異的生理特征，鑒定了花青素合成途徑相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因和調(diào)控基因，為進(jìn)一步研究紅楓葉色變化的分子機(jī)制提供了豐富的遺傳信息。

關(guān)鍵詞：紅楓；花色素苷；轉(zhuǎn)錄組；葉色

收稿日期：2023-12-18

基金項(xiàng)目：浙江省自然科學(xué)基金（LY20C160010）。

第一作者：馮英輝（1998-），男，碩士研究生，從事植物分子遺傳學(xué)研究。E-mail：2374120701@wzu.edu.cn。

通信作者：劉金文（1977-），男，博士，碩導(dǎo)，從事植物分子遺傳學(xué)研究。E-mail：ljw@wzu.edu.cn。

紅楓（Acer palmatum ‘Atropurpureum’）是槭樹科槭屬雞爪槭的一個(gè)品種，是一種重要的園林綠化樹種，具有豐富多彩的葉色和較高的觀賞價(jià)值，國(guó)內(nèi)主要分布在東北、西北和華南等地區(qū)。紅楓葉片在不同發(fā)育階段呈現(xiàn)紅色、紫色和綠色等多彩的葉色變化，因其具有抗逆性、適應(yīng)性和較高的觀賞價(jià)值，被廣泛用作園林綠化彩葉樹種［1］。

葉色是觀賞植物最重要的特征之一，植物的葉色多態(tài)性是由多種色素含量的不同組合決定的，如葉綠素、類胡蘿卜素和花青素等協(xié)同決定植物組織顏色［2］。已有研究人員對(duì)葉片的色素種類、色素含量和比例、色素關(guān)鍵酶活性等生理指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定和分析，證明了彩葉植物的葉色變化與這些指標(biāo)密切相關(guān)［3-6］。近年來，高通量基因組測(cè)序技術(shù)已被廣泛用于研究各種植物葉片顏色變化的分子機(jī)制［7-8］?；ㄇ嗨卦谥参锶~片著色中起到關(guān)鍵作用，花青素生物合成途徑是苯丙烷類生物合成的重要途徑之一。已有研究證實(shí)，苯丙烷類生物合成的許多結(jié)構(gòu)基因如CHS、ANS、ANR、F3′H、CHI、F3H等和一些調(diào)控基因如MYB、bHLH和WD40等協(xié)同調(diào)控植物的葉色多彩表型［9］。目前，已有一些槭樹科的植物葉色變化的生理機(jī)制和決定葉色變化的基因被報(bào)道［10-13］。但槭樹屬紅楓等彩葉植物葉色變化的生理特征和控制花青素生物合成的關(guān)鍵基因尚不清楚。因此，本研究以不同發(fā)育階段的紅楓葉片為研究對(duì)象，分析不同顏色葉片的葉綠素、類胡蘿卜素、花色素苷、總酚、類黃酮含量、色素合成前體膽色素原（PBG）和5-氨基酮戊氨酸（ALA）含量，同時(shí)利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)（RNA-seq）技術(shù)鑒定不同顏色葉片參與調(diào)控葉色變化的差異表達(dá)基因（DEG），以期初步理解不同發(fā)育階段紅楓葉色變化的生理機(jī)制和篩選調(diào)控葉色變化的關(guān)鍵基因，以期為紅楓等彩葉植物的基因工程育種奠定理論基礎(chǔ)。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)用紅楓取自浙江省溫州市甌海區(qū)茶山高教園區(qū)溫州大學(xué)校園內(nèi)（27°55′26″N，120°41′30″E）。

1.2" 材料

供試材料取自2022年4月8日發(fā)育初期紅色葉片（Ap-R）、6月10日發(fā)育中期紅綠混色葉片（Ap-M）和8月18日成熟期綠色葉片（Ap-G），3個(gè)時(shí)期葉片取樣3次重復(fù)，液氮速凍后保存于-80 ℃冰箱備用。

1.3" 方法

1.3.1" 葉綠素和類胡蘿卜素含量提取測(cè)定

稱取0.025 g葉片，剪碎后利用無水乙醇和80%丙

酮1∶1混合液溶解提取，放置于30 ℃恒溫箱中震搖至葉片無色，離心取上清待測(cè)。利用分光光度計(jì)測(cè)定440，645和663 nm吸光度（D）。每個(gè)處理3次重復(fù)。計(jì)算葉綠素和類胡蘿卜素含量，公式參考陳繼衛(wèi)等［4］的方法。

1.3.2" PBG和ALA含量測(cè)定

根據(jù)試劑盒（ZK-7843和ZK-7842，上海臻科）使用說明操作，稱取0.1 g葉片，在900 μL的1×PBS溶液中冰上研磨勻漿，4 ℃下3 000 g離心20 min，取上清待測(cè)。加樣反應(yīng)，測(cè)定450 nm的吸光度（D），標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算分析PBG和ALA含量。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.3.3" 花色素苷、總酚與類黃酮含量測(cè)定

稱取0.025 g葉片，加入5 mL 0.1%的0.1 mol·L-1鹽酸，32 ℃搖床震蕩提取，12 000 r·min-1，離心10 min，取上清測(cè)530，320和280 nm的吸光度，利用公式計(jì)算花色素苷、總酚和類黃酮含量。每個(gè)處理3次重復(fù)。計(jì)算花色素苷、類黃酮和總酚含量，公式參考羅安才等［10］的方法。

1.3.4" 轉(zhuǎn)錄組學(xué)檢測(cè)及差異基因的定量分析

提取葉片組織總RNA，反轉(zhuǎn)錄后利用Illumina HiscqTM 4000進(jìn)行測(cè)序。以漾濞槭（Acer yangbiense）為參

考轉(zhuǎn)錄組［14］，使用FPKM法計(jì)算基因的表達(dá)量。采用DESeq2進(jìn)行差異基因分析，篩選閾值為padjlt;0.05且|log2FoldChange|gt;1的差異基因（DEG）進(jìn)行分析。差異基因的半定量和熒光定量分析采用Liu等［15］方法。試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)采用相對(duì)定量方法，用2-ΔΔCt方法對(duì)qPCR的結(jié)果進(jìn)行分析。

1.3.5" 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 20軟件統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差（Mean±SD）表示，Plt;0.05為差異顯著。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 不同發(fā)育階段紅楓葉色表型和光合色素含量變化

紅楓在不同發(fā)育階段葉片呈現(xiàn)不同顏色，發(fā)育初期的葉片（Ap-R）為紅色、發(fā)育中期的（Ap-M）葉片為紅綠混合色、成熟期的葉片（Ap-G）為綠色（圖1A）。分析3種葉片的葉綠素和類胡蘿卜素含量變化，發(fā)現(xiàn)在紅楓葉色由紅轉(zhuǎn)綠過程中，總?cè)~綠素、葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)逐漸顯著上升的趨勢(shì)，綠色葉片的總?cè)~綠素含量和類胡蘿卜素含量分別是紅色葉片含量的4.1倍和3.3倍，符合表型變化特征（圖1B、C）。

2.2" 不同發(fā)育階段紅楓葉片花色素苷、總酚以及類黃酮含量變化

由圖2可知，不同發(fā)育階段紅楓3種葉片花色素苷、總酚和類黃酮含量均在紅色葉片（Ap-R）中含量最高，分別為1.928 mg·g-1、7.784 mg·g-1和9.768 mg·g-1，在綠色葉片（Ap-G）中含量最低，分別為0.192 mg·g-1、1.844 mg·g-1和3.976 mg·g-1，且紅色顯著高于綠色。

2.3" 不同發(fā)育階段紅楓葉片色素合成前體含量變化

由圖3A可知，3種葉片中色素合成前體ALA的含量在紅楓葉色由紅轉(zhuǎn)綠過程中，呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，紅色葉片（Ap-R）中的含量最低，為0.806 μg·g-1，綠色葉片（Ap-G）中含量最高，達(dá)到了0.951 μg·g-1，且兩者差異顯著。

內(nèi)源PBG含量也隨葉片由紅轉(zhuǎn)綠呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，紅色葉片中的含量為1.319 μg·g-1，綠色葉片中含量達(dá)到了1.866 μg·g-1，兩者差異顯著（圖3B）。

2.4" 不同發(fā)育階段紅楓葉片花青素生物合成途徑結(jié)構(gòu)基因的差異表達(dá)分析

為了從全基因組水平研究不同發(fā)育階段紅楓葉片葉色變化的分子基礎(chǔ)，采用RNA-Seq技術(shù)分析了三類葉片的基因組，共獲得59.21 Gb數(shù)據(jù)，采用DESeq2進(jìn)行差異表達(dá)基因（DEG）分析發(fā)現(xiàn)Ap-R與Ap-G存在5 804個(gè)差異基因，Ap-R與Ap-M存在6 350個(gè)差異基因，3種顏色葉片共存在6 931個(gè)差異基因。為了進(jìn)一步發(fā)掘和鑒定影響紅楓葉色變化的關(guān)鍵基因，從轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)基因篩選出代表性的花青素生物合成途徑基因和類黃酮合成相關(guān)的關(guān)鍵基因（表1）：查爾酮合成酶（CHS）、查爾酮異構(gòu)酶（CHI）、類黃酮3′-羥化酶（F3′H）、花青素合成酶（ANS）、黃烷酮3-羥化酶（FLS）、花青素鼠李糖基轉(zhuǎn)移酶（ART）和ω-羥基酸-羥基肉桂酰轉(zhuǎn)移酶（HHT）進(jìn)行了半定量和熒光定量PCR分析，結(jié)果如圖4所示，不同發(fā)育階段紅楓葉片葉色變化過程中，紅楓發(fā)育初期紅色葉片（Ap-R）中的這些與花青素/類黃酮合成相關(guān)的關(guān)鍵基因表達(dá)量顯著高于成熟期的綠色葉片（Ap-G），半定量結(jié)果（圖4A）和熒光定量結(jié)果（圖4B）均與轉(zhuǎn)錄組結(jié)果一致。

2.5" 不同發(fā)育階段紅楓葉片葉色變化調(diào)控基因的表達(dá)分析

不同發(fā)育階段紅楓葉片的轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子，MYB2、MYB113在紅楓發(fā)育初期紅色葉片高表達(dá)。另外，不同發(fā)育階段紅楓葉片的轉(zhuǎn)錄組也鑒定到了兩個(gè)蛋白激酶基因，植物類受體蛋白激酶基因（TMK1）和富含亮氨酸重復(fù)序列的類受體激酶基因（RUL1），在紅楓發(fā)育初期紅色葉片有較高表達(dá)。采用半定量和熒光定量方法分析這4個(gè)調(diào)控基因在不同發(fā)育階段紅楓葉片的表達(dá)情況，結(jié)果如圖5所示，4個(gè)基因的表達(dá)情況與轉(zhuǎn)錄組分析的結(jié)果一致，均在發(fā)育初期紅色葉片高表達(dá)，表明鑒定到的兩個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子和兩個(gè)激酶可能參與紅楓葉色變化的調(diào)控。

3" 討論

3.1" 不同發(fā)育階段紅楓葉色變化的生理特征

葉色是園林植物育種的重要性狀，是遺傳和環(huán)境共同作用的結(jié)果［16］。植物葉片中的色素含量、組分及分布的變化是葉色差異的重要原因，葉綠素、類胡蘿卜素以及花青素這三大植物色素共同作用使得植物葉片呈現(xiàn)出多種色彩［5］。葉綠素是植物和藻類進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)，也是植物綠色表型的主要決定因素［17］。一般情況下，彩葉植物葉片的葉綠素含量往往低于綠色葉片。如金陵黃楓黃色葉片的葉綠素含量遠(yuǎn)低于雞爪槭［18］；細(xì)葉雞爪槭的葉綠素總含量在不同月份的總是高于紫紅葉雞爪槭［10］；黃綠葉、淺綠葉、深綠葉和紫綠葉胡蘿卜突變體的總?cè)~綠素含量極顯著高于黃葉和紫葉胡蘿卜突變體［19］。本研究結(jié)果表明，不同發(fā)育階段的紅楓隨著葉色逐漸變綠，葉綠素含量亦逐漸升高，達(dá)到顯著差異水平（Plt;0.05）。已知植物內(nèi)源性ALA和PBG是葉綠素合成的前體和中間體［10］，在15種酶的作用下經(jīng)過多個(gè)催化途徑形成葉綠素，途徑中的前體物質(zhì)和中間物含量的變化會(huì)影響葉綠素的積累［16］。本研究測(cè)定了不同發(fā)育階段紅楓葉片葉綠素合成前體物質(zhì)ALA和中間體PBG，發(fā)現(xiàn)兩者的含量與紅楓葉片葉綠素的含量呈正相關(guān)，ALA和PBG含量越高，葉片越綠，這與前人的結(jié)果一致［10］。植物中的類胡蘿卜素決定黃色到紅色的變化，花青素決定紅色到紫色的變化，兩者與葉綠素協(xié)同調(diào)節(jié)植物組織的顏色［20］。如銀杏黃葉突變體的類胡蘿卜素含量高于綠色葉片［21］；金陵丹楓紅色葉片的類胡蘿卜素含量高于金陵黃楓［11］；紫薯的塊根積累的花青素含量大于紅薯塊根［22］；紫葉胡蘿卜突變體的花色素苷含量顯著高于野生型綠色胡蘿卜葉片［19］。本研究結(jié)果也顯示，紅楓發(fā)育初期的紅色嫩葉的類胡蘿卜素和花色素苷含量均顯著高于成熟期的綠色葉片，與前人研究結(jié)果相同。

已有研究報(bào)道，胡蘿卜和銀杏存在的酚類物質(zhì)、類黃酮和花色素苷等植物次生代謝產(chǎn)物，這些物質(zhì)與葉色發(fā)育相關(guān)［19，23］。另外，花色素苷可以在多酚氧化酶的作用下降解成酚類物質(zhì)，總酚、類黃酮的含量對(duì)葉色的影響與花色素苷含量對(duì)葉色的影響具有一致性［24］。本研究結(jié)果表明，在不同發(fā)育階段紅楓的葉色變化過程中，類黃酮和總酚的含量與花青素的含量具有正相關(guān)性，均在紅楓發(fā)育初期紅色葉片中含量最高。

3.2" 不同發(fā)育階段紅楓葉色變化的分子特征

轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)已被用于研究植物葉色的形成［9］、蔬菜與花的顏色變化［25-26］和果實(shí)的發(fā)育［27］等代謝和發(fā)育過程。最近，槭屬植物漾濞槭的基因組解析，為分子水平研究槭屬的其他物種奠定了堅(jiān)實(shí)的遺傳學(xué)信息基礎(chǔ)［14］?；ㄇ嗨?類黃酮是決定植物器官顏色的最重要的植物色素之一，植物花青素含量被證明與花青素生物合成途徑中編碼結(jié)構(gòu)酶的關(guān)鍵基因的差異表達(dá)有關(guān)［7-9］。已有研究證實(shí)，植物體內(nèi)廣泛存在的一些轉(zhuǎn)錄因子如MYB、bHLH和WD40等調(diào)控葉色的變化［28］。如花青素生物合成中的一些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基因如PAL、CHS、CHI、F3′H、DFR、ANS、FLS和UFGT已經(jīng)在茶樹、棗和瓜葉菊等植物中被鑒定［29-31］。CHS負(fù)責(zé)催化4-香豆酰輔酶A產(chǎn)生柚配基查爾酮，之后在CHI的作用下產(chǎn)生黃烷酮，在FLS催化下形成黃酮醇［19］。F3′H催化二氫山奈酚生成二氫槲皮素，然后在ANS催化下生成有色花青素［32］。本研究的轉(zhuǎn)錄組分析鑒定了不同發(fā)育階段3種顏色差異的紅楓葉片共存在6 931個(gè)差異基因，RNA-Seq數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)花青素生物合成途徑的兩個(gè)CHS、兩個(gè)CHI以及F3′H、ANS和FLS共7個(gè)基因在紅色葉片中上調(diào)表達(dá)，熒光定量PCR結(jié)果也揭示了同樣的表達(dá)趨勢(shì)，這與牡丹（Paeonia qiui）花色變化的研究結(jié)果一致［33］。已有研究顯示花青素生物合成途徑中產(chǎn)物的糖基化修飾可以增強(qiáng)花青素的穩(wěn)定性和水溶性［34］。本研究的轉(zhuǎn)錄組分析鑒定到了一個(gè)花青素鼠李糖基轉(zhuǎn)移酶（ART）在紅色葉片高表達(dá)，表明糖基化修飾可能參與不同發(fā)育階段紅楓葉片的顏色變化。另外，有研究顯示HHT是苯丙烷生物合成的關(guān)鍵酶，其可能在砂梨果實(shí)的褐色/綠色性狀的形成中起作用［35］，本研究也鑒定到了一個(gè)在紅色葉片高表達(dá)的HHT基因，其可能是影響葉色變化的關(guān)鍵基因。

花青素/類黃酮的生物合成除了與結(jié)構(gòu)基因的變化相關(guān)，還受到多種轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)，如MYB、bHLH、WD40和WRKY［16］。MYB是植物花青素生物合成的核心轉(zhuǎn)錄因子，能與bHLH和WD40相互作用，形成MYB-bHLH-WD40調(diào)控復(fù)合體，以進(jìn)一步誘導(dǎo)花青素在植物中的生物合成和積累［36］。在本研究中，紅楓的MYB2和MYB113在紅色嫩葉中高表達(dá)，它們可能是紅楓發(fā)育初期紅色葉中花青素積累的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，正向調(diào)控花青素合成基因的表達(dá)。

磷酸化是蛋白質(zhì)翻譯后修飾中最為常見的類型之一，已有一些報(bào)道證實(shí)磷酸化調(diào)控植物花色素苷的生物合成。如擬南芥（Arabidopsis thaliana）的MPK4介導(dǎo)MYB75的磷酸化影響花青素的積累［37］，蘋果（Malus pumila Mill.）的MdMPK4響應(yīng)光誘導(dǎo)被激活，磷酸化修飾蘋果MdMYB1以增加其穩(wěn)定性，從而促進(jìn)果實(shí)花青素的積累［38］。本研究在不同發(fā)育階段的紅楓葉片轉(zhuǎn)錄組中鑒定了兩個(gè)激酶基因TMK1和RUL1，可能參與葉片花青素的變化。然而，蛋白質(zhì)磷酸化在紅楓葉片花青素積累中的作用機(jī)制仍需進(jìn)一步通過遺傳學(xué)手段證實(shí)。

4" 結(jié)論

不同發(fā)育階段紅楓葉片由紅色發(fā)育為綠色過程中，葉片中的葉綠素含量、葉綠素合成前體ALA與PBG含量和類胡蘿卜素含量呈上升趨勢(shì)，而花色素苷含量、總酚和類黃酮含量顯著下降；轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示不同發(fā)育階段的紅楓葉片存在6 931個(gè)差異表達(dá)基因，花青素和類黃酮生物合成途徑關(guān)鍵酶的7個(gè)編碼基因CHS、ANS、CHI、HHT、F3′H、FLS、ART在紅色葉片中上調(diào)表達(dá)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)MYB轉(zhuǎn)錄因子基因（MYB2和MYB113）和兩個(gè)蛋白激酶基因（TMK1和RUL1）在紅色葉片中上調(diào)表達(dá)。說明，不同發(fā)育階段紅楓葉片顏色的變化由植物色素如葉綠素、花色素苷和類胡蘿卜素與植物次生代謝產(chǎn)物酚類物質(zhì)共同決定，關(guān)鍵的色素合成前體物質(zhì)ALA和PBG參與葉片顏色的轉(zhuǎn)變。花青素/類黃酮生物合成途徑基因和可能調(diào)控該途徑的相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子及可能的蛋白質(zhì)翻譯后修飾協(xié)同在分子水平調(diào)控相關(guān)色素的含量，進(jìn)而使葉片呈現(xiàn)不同的顏色。

參考文獻(xiàn)：

［1］" 丁婷，方志慧，唐婧婧，等.紅楓栽培技術(shù)及園林實(shí)踐分析［J］.現(xiàn)代園藝，2020，43（23）：109-110.

［2］" LI X， LI Y， ZHAO M H， et al. Molecular and metabolic insights into anthocyanin biosynthesis for leaf color change in chokecherry （Padus virginiana）［J］. International Journal of Molecular Sciences， 2021， 22（19）： 10697.

［3］" MARIN B， BALZAROLO M， DOX I， et al. Detecting the onset of autumn leaf senescence in deciduous forest trees of the temperate zone［J］. The New Phytologist， 2019， 224（1）： 166-176.

［4］" 陳繼衛(wèi)，沈朝棟，賈玉芳，等.紅楓秋冬轉(zhuǎn)色期葉色變化的生理特性［J］.浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版），2010，36（2）：181-186.

［5］" 徐明遠(yuǎn)，何鵬，賴偉，等.植物葉色變異分子機(jī)制研究進(jìn)展［J］.分子植物育種，2021，19（10）：3448-3455.

［6］" 李利霞.雞爪槭葉色變化機(jī)制的研究［D］.重慶：重慶師范大學(xué)，2015.

［7］" 王玉書，王歡，范震宇，等.基于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的羽衣甘藍(lán)葉色相關(guān)基因分析［J］.基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué)，2020，39（1）：200-206.

［8］" JIANG Y， WANG Q， SHEN Q Q， et al. Transcriptome analysis reveals genes associated with leaf color mutants in Cymbidium longibracteatum［J］. Tree Genetics amp; Genomes， 2020， 16（3）： 44.

［9］" GAO Y F， ZHAO D H， ZHANG J Q， et al. De novo transcriptome sequencing and anthocyanin metabolite analysis reveals leaf color of Acer pseudosieboldianum in autumn［J］. BMC Genomics， 2021， 22（1）： 383.

［10］" 羅安才，閻曉靈，李利霞，等.雞爪槭葉色變化機(jī)制研究［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（22）：118-122.

［11］" 朱璐，聞婧，馬秋月，等.雞爪槭金陵丹楓和金陵黃楓葉片呈色分析［J］.江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2022，38（2）：521-527.

［12］" 梁俊林，張曉蓉，唐實(shí)玉，等.光照強(qiáng)度對(duì)雞爪槭葉色變化生理的影響［J］.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2020，26（3）：597-602.

［13］" 楚愛香，張要戰(zhàn)，王萌萌.四種槭樹屬（Acer）植物秋色葉變化與色素含量和可溶性糖的關(guān)系［J］.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，35（1）：108-111，137.

［14］" YANG J， WARISS H M， TAO L D， et al. De novo genome assembly of the endangered Acer yangbiense， a plant species with extremely small populations endemic to Yunnan Province， China［J］. GigaScience， 2019， 8（7）： giz085.

［15］" LIU J W， ZHOU W B， LIU G F， et al. The conserved endoribonuclease YbeY is required for chloroplast ribosomal RNA processing in Arabidopsis［J］. Plant Physiology， 2015， 168（1）： 205-221.

［16］" 張磊，曹德美，胡建軍.植物葉色形成調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展［J］.植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2021，22（2）：293-303.

［17］" 趙宇璇，劉真真，常雙鋒，等.胡蘿卜葉色突變體葉色參數(shù)和色素含量及其相關(guān)性分析［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，50（4）：100-104.

［18］" 劉偉，王俊燚，李萌，等.基于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的銀杏類黃酮生物合成關(guān)鍵基因表達(dá)分析［J］.中草藥，2018，49（23）：5633-5639.

［19］" CHEN Z， LU X Y， XUAN Y， et al. Transcriptome analysis based on a combination of sequencing platforms provides insights into leaf pigmentation in Acer rubrum［J］. BMC Plant Biology， 2019， 19（1）： 240.

［20］" ZHANG Q， WANG L L， LIU Z G， et al. Transcriptome and metabolome profiling unveil the mechanisms of Ziziphus jujuba Mill. peel coloration［J］. Food Chemistry， 2020， 312： 125903.

［21］" LI W X， YANG S B， LU Z G， et al. Cytological， physiological， and transcriptomic analyses of golden leaf coloration in Ginkgo biloba L.［J］. Horticulture Research， 2018， 5： 12.

［22］" MANO H， OGASAWARA F， SATO K， et al. Isolation of a regulatory gene of anthocyanin biosynthesis in tuberous roots of purple-fleshed sweet potato［J］. Plant Physiology， 2007， 143（3）： 1252-1268.

［23］" MASUDA T， FUJITA Y. Regulation and evolution of chlorophyll metabolism［J］. Photochemical amp; Photobiological Sciences： Official Journal of the European Photochemistry Association and the European Society for Photobiology， 2008， 7（10）： 1131-1149.

［24］" 崔舜，邱國(guó)金，吳茜，等.彩葉紫薇新品種紅火球與侖山1號(hào)的葉色及生理變化特性［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（9）：16-21.

［25］" KODAMA M， BRINCH-PEDERSEN H， SHARMA S， et al. Identification of transcription factor genes involved in anthocyanin biosynthesis in carrot （Daucus carota L.） using RNA-Seq［J］. BMC Genomics， 2018， 19（1）： 811.

［26］" QU Y， OU Z， YANG F S， et al. The study of transcriptome sequencing for flower coloration in different anthesis stages of alpine ornamental herb （Meconopsis Lingholm ）［J］. Gene， 2019， 689： 220-226.

［27］" SHI L Y， CHEN X， CHEN W， et al. Comparative transcriptomic analysis of white and red Chinese bayberry （Myrica rubra） fruits reveals flavonoid biosynthesis regulation［J］. Scientia Horticulturae， 2018， 235： 9-20.

［28］" LI S S， LI Q Z， TANG L， et al. Pigment comparison and expression of chlorophyll metabolism genes in yellow and green Acer palmatum leaves［J］. Canadian Journal of Plant Science， 2017： CJPS-2016-0307.

［29］" 蔣會(huì)兵，夏麗飛，田易萍，等.基于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的紫芽茶樹花青素合成相關(guān)基因分析［J］.植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2018，19（5）：967-978.

［30］" LI S P， DENG B L， TIAN S， et al. Metabolic and trans-criptomic analyses reveal different metabolite biosynthesis profiles between leaf buds and mature leaves in Ziziphus jujuba Mill［J］. Food Chemistry， 2021， 347： 129005.

［31］" LU C F， LI Y J， CUI Y M， et al. Isolation and functional analysis of genes involved in polyacylated anthocyanin biosynthesis in blue Senecio cruentus［J］. Frontiers in Plant Science， 2021， 12： 640746.

［32］" WAN L Y， LEI Y， YAN L Y， et al. Transcriptome and metabolome reveal redirection of flavonoids in a white testa peanut mutant［J］. BMC Plant Biology， 2020， 20（1）： 161.

［33］" LUO J R， DUAN J J， HUO D， et al. Transcriptomic analysis reveals transcription factors related to leaf anthocyanin biosynthesis in Paeonia qiui［J］. Molecules， 2017， 22（12）： 2186.

［34］" 閆雅如，齊博文，莫婷，等.鼠李糖基轉(zhuǎn)移酶研究進(jìn)展［J］.有機(jī)化學(xué)，2018，38（9）：2281-2295.

［35］" 呂照清，任丹丹，周賀，等.‘黃花’梨及其芽變‘綠黃花’梨HHT基因克隆與表達(dá)分析［J］.西北植物學(xué)報(bào)，2016，36（6）：1105-1109.

［36］" BEALE S I. Green genes gleaned［J］. Trends in Plant Science， 2005， 10（7）： 309-312.

［37］" LI S N， WANG W Y， GAO J L， et al. MYB75 phosphorylation by MPK4 is required for light-induced anthocyanin accumulation in Arabidopsis［J］. The Plant Cell， 2016， 28（11）： 2866-2883.

［38］" YANG T， MA H Y， LI Y， et al. Apple MPK4 mediates phosphorylation of MYB1 to enhance light-induced anthocyanin accumulation［J］. The Plant Journal： for Cell and Molecular Biology， 2021， 106（6）： 1728-1745.

Mechanism of Leaf Color Change in Red Maple at Different Development Stages

FENG Yinghui， YU Jinli， LIU Jinwen

（College of Life and Environmental Science， Wenzhou University， Wenzhou 325035， China）

Abstract：In order to explore the physiological and molecular mechanisms of leaf color change in red maple， three color types of leaves with significant differences at different developmental stages were used as experimental materials and biochemical and transcriptome sequencing analysis were carried out to clarify and analyze physiological characteristics and differential genes related to leaf color changes. The results showed that the chlorophyll content， chlorophyll synthesis precursor ALA and PBG content， and carotenoid content significantly increased and anthocyanin content， total phenol and flavonoid content significantly decreased. Transcriptome analysis showed that there were 6 931 differentially expressed genes in red maple leaves at different developmental stages. The structural genes CHS， ANS， CHI， HHT， F3′H， FLS， and ART， which were key enzymes in the anthocyanin biosynthesis pathway， were highly expressed in the red leaves. Two gens of MYB transcription factors （MYB2 and MYB113） and two gens of protein kinases （TMK1 and RUL1） were highly expressed in the red leaves. The study preliminarily elucidated the physiological characteristics of leaf color differences and identified structural and regulatory genes related to anthocyanin synthesis pathways in red maple at different developmental stages， which will provide rich genetic information for further research on the molecular mechanisms of leaf color changes in red maple.

Keywords：Acer palmatum Atropurpureum; anthocyanins; transcriptome； leaf color