文心兰(Oncidium spp.)为兰科(Orchidaceae)文心兰属(Oncidium)多年生草本植物,其花枝长,花小而多,花色艳丽,被广泛用作切花材料和盆栽观赏。组织培养技术已广泛应用于文心兰的规模化繁殖。在此过程中,再生植株易出现叶绿素缺失突变,这些突变性状能快速地通过组织培养进行无性扩繁。叶色突变体不仅是研究高等植物光合机制、叶绿素代谢途径和叶绿体发育等方面的重要材料,同时在新品种培育方面也具有很高的应用价值。色叶艺新品种培育是包括兰花在内的所有观赏植物种质创新的重要目标。目前,有关文心兰的观赏性研究主要集中在花型花色上,叶色研究相对较少。本研究以文心兰体细胞无性系浅绿条纹突变体为材料,对叶绿体超微结构、光合色素及叶绿素合成前体物质含量和叶绿素荧光参数进行研究;利用毛细管电泳-扩增片段长度多态性(CE-AFLP)技术统计突变体基因组变异频率;通过第二代测序技术(RNA-seq)比较突变体和正常植株的差异表达基因,筛选出叶色突变相关的基因,旨在探究其叶色突变形成的生理及分子基础,从而为文心兰色叶艺新品种的培育奠定基础。主要研究结果如下:叶绿体超微结构观察,光合色素及叶绿素合成前体物质含量和叶绿素荧光参数的测定结果表明,突变体叶片的叶绿体发育存在明显的缺陷,基粒数目及基粒片层的垛叠层数明显减少,嗜饿颗粒及囊泡较多。突变体叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Caro)和总叶绿素(Chl)含量分别比叶色正常植株显著降低了37.1%、34.0%、30.8%和36.3%,叶绿素生物合成受阻于粪卟啉原Ⅲ(Coprogen III)到原卟啉IX(Proto IX)的反应步骤。突变体初始荧光(Fo)比正常植株高39%,最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PS II有效光化学效率(Fv’/Fm’)和PS II实际光化学效率(ΦPS II)均显著低于正常植株,光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)与正常植株无显著差异。上述结果表明,叶绿素前体物质合成受阻和叶绿体结构发育不良,影响叶绿素的正常合成,造成叶绿素含量降低,导致叶色改变,植株光能利用率下降。CE-AFLP分析结果显示,28对引物组合在突变体和正常植株中共扩增出596条大小约100-1 000 bp的条带,其中多态性条带192条,总多态性位点比率为32.2%,不同突变体相对于正常植株的变异频率在12.3%-19.9%之间。突变体(N1-N10)与正常植株(CK)的遗传相似系数在0.8132-0.8838之间,相似系数为0.85时,突变体N1、N5、N7、N9、N4、N2与正常植株CK聚成I类,突变体N3、N6、N8和N10聚成II类。10份突变体与叶色正常植株相比存在遗传差异,在DNA水平发生了不同程度的变异。转录组测序结果显示,组装获得46 058条Unigene,31 059条Unigenes得到注释,占总Unigene的67.4%。共获得2 252条差异表达Unigene,963个Unigene上调,1 289个Unigene下调。GO功能注释可将20 964条Unigene注释到3大类51亚类的GO分类上,841条差异表达Unigene主要参与生物过程,细胞器和膜结构构成,COG功能注释可将10 590条Unigene注释到25种功能分类,692条差异表达Unigene主要包括“预测到的一般功能基因”、“复制、重组和修复”和“转录”,KEGG分析把6 983个Unigene定位到97个代谢通路,287个差异表达Unigene主要参与植物激素信号转导、内质网中蛋白加工和苯丙素的生物合成。进一步从差异表达基因中筛选出叶绿素代谢、叶绿体发育和光合系统相关的基因,获得了NOL、CHLH、RP-S10、LHCB、POD、F3H、HTC、UGT、ISF、GIOH、RPL16、NDHC、RPIA、GAPDH、F2KP、AOS、HSP20、TPT、Fd。利用实时荧光定量PCR对上述19个基因进行表达分析,除GAPDH基因与转录组数据不相符,其余基因的表达趋势均与转录组数据相符。这些结果将为后续深入解析文心兰体细胞无性系浅绿条纹突变体形成的分子机制提供序列资源及理论依据。