芹菜（Apium graveolens L.）,为伞形科（Apiaceae）二年生草本植物,是世界上重要的叶菜类蔬菜作物之一。芹菜主要食用部位是幼嫩的叶片及其叶柄。叶用芹菜按照芹菜叶柄颜色,可划分为白色、绿色、浅黄色、红色和紫色芹菜。富含花青素的农产品,具有良好的食用价值和经济价值。因此,研究和培育紫色芹菜具有重要的意义。本论文从南京地方品种‘六合黄心芹’中,筛选到紫色芹菜材料（命名为‘南选六合紫芹’）。利用人工自交和杂交的方法,分别对紫色芹菜进行种质提纯和紫色性状遗传规律研究;对紫色芹菜花青素和芹菜素合成代谢途径相关基因,进行基因序列的组装、克隆和鉴定;利用转基因方法进一步对控制紫色性状的关键基因Ag3GT和芹菜素合成关键基因AgFNS,进行转基因功能验证。具体研究内容和结果如下:1.从南京地方品种‘六合黄心芹’中,发现一株具有紫色花青素积累的芹菜植株。通过连续自交的方法,获得纯合的紫色芹菜材料,命名为‘南选六合紫芹’。将获得的紫色芹菜材料与非紫色芹菜品种‘六合黄心芹’和‘津南实芹’杂交,获得F1代和F2代种子。结果表明紫色芹菜的紫色性状为单基因控制的紫色性状。利用紫外分光光度计和高效液相色谱,对‘南选六合紫芹’叶柄的花青素进行鉴定。结果表明紫色芹菜中的花青素物质主要为矢车菊类型花青素。2.利用‘六合黄心芹’和‘白芹,为材料,研究芹菜组培相关因素,建立高效芹菜组培体系。结果表明,芹菜种子用20%次氯酸钠处理30 min后,感染率为0.1%,芹菜种子发芽所需时间缩短。1/2MS、MS、1/2 B5和B5培养基相比,不含任何激素的MS培养基最适合芹菜苗生长。采用下胚轴为组培外植体,结果表明激素浓度为1.5 mg·L-1 IAA和1.0 mg·L-1的6-BA的B5培养基,最适合芹菜愈伤形成和愈伤保存,最大愈伤诱导率为88.2%。在50 μmol×（m2·s）-1的光密度诱导下,每一个愈伤能产生3～7个不定芽,其愈伤分化率为93.5%。在光密度为200～300μmol×（m2·s）-1条件下,芹菜组培苗玻璃化减少,同时芹菜组培苗生有大量的根。该组培方法,获得芹菜组培苗需要45～60 d。3.通过芹菜转录组数据库,对芹菜花青素和芹菜素合成相关基因进行鉴定和拼接,并在‘南选六合紫芹’中进行克隆。AgPAL、AgC4H、AgCHS、AgCHI、AgFNS、AgF3H、AgF3’H、AgDFR、AgANS和Ag3GT基因被成功克隆,且在进化过程中与其它伞形科物种具有高度的相似性。荧光定量PCR分析表明,AgPAL、AgC4H、AgCHS、AgCHI、AgF3H、AgF3’H、AgDFR、AgANS和Ag3GT基因在紫色芹菜叶柄中的表达水平显著高于‘六合黄心芹’叶柄中的表达量,而AgFNS在‘六合黄心芹’叶柄中的表达量高于在紫色芹菜叶柄中的表达量。4.将克隆得到的花青素合成关键基因Ag3GT转化到‘六合黄心芹’中,获得转基因植株。结果表明过表达Ag3GT基因,能使‘六合黄心芹’植株叶柄积累花青素。AgPAL、AgC4H、AgCHS、AgCHI、AgF3H、AgF3’H、AgDFR 和 AgANS基因,在转Ag3GT基因植株的叶柄中,表达量高于非转基因植株叶柄。但在转Ag3GT基因植株叶柄中,芹菜素的含量和AgFNS基因的表达水平,却低于非转基因芹菜叶柄。5.将克隆得到的芹菜素合成关键基因AgFNS转化到‘南选六合紫芹’中,获得转基因植株。AgFNS基因在转基因植株中的过表达,使得‘南选六合紫芹’叶柄花青素含量显著下降,芹菜素含量显著升高。荧光定量PCR表明,AgPAL、AgC4H、AgCHS和AgCHI基因,在转AgFNS基因植株叶柄中表达上调,AgF3H、AgF3’H、AgDFR、AgANS和Ag3GT基因,在转基因植株叶柄中表达下调。