山核桃(Carya cathayensis)种仁中富含具有很强大生物活性的类黄酮物质,可清除人体内过剩的自由基,防止DNA、蛋白质及脂质等生物大分子的氧化;同时在植物生长发育过程中作为重要的信号分子和化感物质,可抵御紫外线、低温、干旱及昆虫啃食等逆境伤害或其他植物产生互作,对植株的生理代谢有着重要的调控作用。而关于山核桃的研究较多的集中在脂肪酸方面,对类黄酮生物合成的生理机制及分子机理所知甚少。为此,本文以三棵山核桃成年树的果实为材料,探究了外果皮和胚发育进程中类黄酮物质的变化规律,并构建了授粉后85d、100d、109d和127d的外果皮和胚的基因表达谱,解析了果实发育进程中调控类黄酮生物合成中的相关基因及其类黄酮物质变化的关系。研究结果为山核桃及其他植物类黄酮生物合成及代谢相关功能基因的挖掘、调控机制及核桃新品种的选育提供了理论依据。主要结果如下:1.通过对山核桃四个发育时期基因表达谱的分析,本文总共发现了73个参与果实中类黄酮生物合成调控的差异表达基因,包括F3H、TT4/7/8、FLS1、C4H、CCoAOMT1、LDOX、DVR等重要基因,且这些差异表达基因在外果皮和胚中表达趋势不同,其总体上在外果皮表达量高于其在胚中。2.通过不同年份表达谱联合分析表明,Cluster I中有12个参与类黄酮生物合成的差异表达基因,包括C4H、UGT74E2、UGT91C1、UGT89B1和CCoAOMT7等,且这类基因在胚中表达量相对高于其在外果皮中,但通过时序表达分析发现,这类基因随着山核桃果实发育进程的进行,其表达量逐渐降低,主要在子叶中期和后期高表达;Cluster II中61个差异基因参与类黄酮生物合成,包括F3H、TT4/7/8、FLS1、LDOX、CCoAOMT1、DVR、MYB11、UGT73B1等,且这些基因在外果皮中表达量显著高于其在胚中。随着果实发育进程的推进,其表达趋势和Cluster I中基因相似,皆是随着果实发育至成熟,表达量逐渐降低。WGCNA分析确立了TT4、CCoAOMT1、UGT71D1、C4H、F3H、TT8、FLS1和LDOX等类黄酮生物合成的核心基因。3.代谢物分析共检测到1146个代谢产物,其中包含144个类黄酮相关的代谢物。差异代谢物分析表明,同一发育时期,胚与外果皮相比,下调代谢物多于上调代谢物;在同一部位不同发育时期,随着果实发育,下调代谢物逐渐增多,而上调代谢物逐渐减少,这说明山核桃代谢物活动在不同部位的差异高于不同发育阶段,且在外果皮中代谢活动要强于在胚中,这与转录组分析结果高度一致。4.通过联合转录组和代谢组分析结果构建了山核桃果实发育阶段类黄酮生物合成代谢调控通路。该通路包括了类黄酮苯丙烷生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成、异黄酮生物合成和花青素生物合成等途径。