彩色树种在园林绿化中的作用日益凸显,红花槭以其挺拔的干型和艳丽的叶色,在绿化、园林设计中发挥着越来越重要的作用。红花槭全基因组序列的缺乏,制约着该物种的遗传基础研究,影响红花槭叶片变色的色素、基因调控机理尚不明确。前期研究表明,花青素的积累是红花槭叶片变红的主要原因。尽管部分MYB转录因子在花青素合成过程中的功能已得到证实,但对木本植物MYB转录因子的研究大多还停留在转录测序和模式表达分析阶段,深入研究其生物学功能的报道较少。本研究通过全基因组测序技术,绘制了相对完整的红花槭基因组草图,利用基因组学、转录组学和代谢组学联合分析技术,深度探索了红花槭叶片变色的分子机理,并结合功能研究明确ArMYB89与红花槭花青素积累的调控关系。主要结果如下:1.本研究通过全基因组测序技术获得了一个相对完整的红花槭基因组草图。利用Nanopore和Hi-C技术得到该物种的基因组大小为1.69Gb,其中N50为547.18Kb,99.61%的Contigs挂载到39条假染色体上;其基因组中的重复序列占69.85%,转座子的重复序列所占比例为67.14%;共预测得到基因64644个,平均基因长度为3801.1bp;共注释到红花槭中非编码RNA共7259个;能够注释到功能数据库的基因数目为62927个,占总基因数的97.34%;红花槭与其同属物种漾濞槭的亲缘关系较近,二者大约在6.34百万年前发生分化。2.红花槭叶色的形成与花青素、叶绿素和类胡萝卜素的合成与积累情况密切相关。将红花槭特殊叶色单株上不同分枝的绿叶、红叶和黄叶作为实验材料,在转录组测序中,红叶-绿叶比较组、黄叶-绿叶比较组和红叶-黄叶比较组中分别有14009个、20824个和13620个差异表达基因上调,14527个、22193个和13490个差异表达基因下调;在代谢组分析中,在正离子模式下,红叶-绿叶比较组、黄叶-绿叶比较组和红叶-黄叶比较组中分别有706个、537个和192个差异积累代谢物上调,671个、1256个和906个差异表达基因下调;在负离子模式下,红叶-绿叶比较组、黄叶-绿叶比较组和红叶-黄叶比较组中分别有355个、141个和70个差异积累代谢物上调,434个、558个和607个差异积累代谢物下调。综合转录组和代谢组的KEGG通路富集情况,花青素、叶绿素和类胡萝卜素的合成与积累影响着红花槭叶色的形成。3.红花槭叶片呈红色的主要原因是花青素的积累,其含量和比例均高于其他两种色素,绿叶的形成是由于叶绿素的积累,而黄叶产生的原因则是叶片中叶绿素降解,类胡萝卜素显现,花青素的积累,三种色素共同作用的结果。在红花槭花青素的合成代谢中,CHS基因正向调控花青素及其衍生物的生成,矢车菊素-3-（6’’-乙酰半乳糖苷）和矢车菊素-3-阿拉伯糖苷是红花槭叶片呈红色或者黄色的决定性因素。在红花槭叶绿素的合成代谢中,叶绿素a是发挥主要作用的色素,Ar POR正向调控叶绿素a的合成,而Ar NOL2逆向调控叶绿素a的生成。在红花槭类胡萝卜素的合成代谢中,衰老叶片的Ar LUT5-3和Ar LUT5-4的表达量降低,在它们对α-胡萝卜素的正调控下,类胡萝卜素的合成在叶片由绿变红或黄的过程中由α-分枝向β-分枝转变。4.对红花槭MYB基因家族进行了全基因组分析,克隆了一个调控红花槭中花青素合成的MYB转录因子,命名为ArMYB89,并对其进行功能研究。在红花槭基因组中共鉴定出393个MYB转录因子,这些Ar MYB成员在红花槭的34条染色体上分布不均。共线性分析表明,红花槭MYB家系中有16对串联重复基因对和247对片段重复基因对。q RT-PCR分析表明,红花槭中有5个第六亚组的R2R3-Ar MYB基因具有相同的表达模式,其中ArMYB89在红叶中的表达量显著高于绿叶。亚细胞定位实验表明,ArMYB89定位于细胞核。进一步的互作实验表明,ArMYB89蛋白在体内外都能与Ar SGT1相互作用。在烟草中过量表达ArMYB89可以提高转基因植株的花青素含量。综上所述,本研究在获得了红花槭全基因组序列的基础上,联合转录组和代谢组分析,明确了红花槭叶片的呈色机理,其叶片呈红色的主要原因在于花青素的大量积累。对调控红花槭中花青素合成的MYB基因家族进行了全基因组分析,进一步功能研究发现,定位于细胞核上的ArMYB89在红叶中表达量显著高于绿叶,过表达该基因可以提高转基因植物的花青素含量,ArMYB89蛋白在体内外都能与Ar SGT1发生互作。本研究对深入了解红花槭叶片变色和MYB转录因子的作用机理具有启示作用,在为研究槭属树种定向改良提供特异基因资源的同时,对创新槭属物种种质资源和丰富彩叶树种的资源具有重要的理论意义和应用价值。