天然彩色棉花是理想的绿色、健康、舒适纺织原料。但彩色棉自身存在色彩不够丰富和不够稳定的缺陷,所以一直没有被大规模的生产和应用。前人的研究已经表明彩色棉纤维中的色素为类黄酮,而类黄酮的合成代谢途径也已经基本明确;但是,对类黄酮沉积后是否发生氧化反应而导致显色,仍缺乏深入研究。类黄酮氧化过程中主要涉及三种酶,分别是过氧化物酶（POD）、漆酶（LAC）和儿茶酚氧化酶（CO）。为此,本研究以棕色棉、绿色棉和白色棉的胚珠为材料,通过胚珠离体培养,以及在BT培养基中添加氧化抑制剂和金属离子等的处理,对纤维细胞中类黄酮的氧化酶及其基因与纤维显色的关系进行了研究,主要得到以下研究结果:1.彩色棉纤维显色与类黄酮氧化酶间的关系通过正交试验设计进行棉花胚珠离体培养,研究类黄酮氧化酶抑制剂对纤维发育过程中纤维颜色及类黄酮氧化酶活性的影响,并筛选最优抑制剂组合。本试验中,以不添外源抑制剂的BT培养基培养的棉纤维为对照组,观察BT培养基中添加不同组合外源抑制剂后对棉纤维颜色及酶活性的影响。观察表明,类黄酮氧化酶活性在被抑制时,棕色棉和绿色棉纤维颜色相比对照组都变浅,经色差仪分析,棕色棉和绿色棉纤维显色主要是由蓝黄色调起调节作用。同时,对不同组合培养30d时的彩色棉纤维POD、LAC、CO酶活性进行测定,结果表明添加抑制剂后,POD酶活性在棕色棉和绿色棉中相对于对照都不同程度的降低,纤维显色与POD活性呈正相关,而白色棉中POD酶活性相对于对照组变化幅度较小;CO酶活性在绿色棉中相对于对照有明显降低,且CO活性越低其纤维颜色越浅,而棕色棉和白色棉中CO活性相对于对照变化幅度较小;LAC的活性在三种棉纤维中变化不稳定且不易测得,可能是LAC酶活性本身就很低,加之过氧化氢酶干扰造成的。最后,根据总色差正交表结果可得,9种抑制剂组合中,对棕色棉纤维显色影响最明显的组合为1mg/L的pvp、0.8mmol/L的柠檬酸、0 mmol/L的EDTA-2Na和0.1 mmol/L的硼酸;对绿色棉纤维显色的影响最明显的组合为0 mmol/L的pvp、0.4mmol/L的柠檬酸、0.1mmol/L的EDTA-2Na和0.1mmol/L的硼酸。以上结果表明,彩色棉纤维显色与POD和CO的活性高低正相关。2.彩色棉纤维显色与类黄酮氧化酶基因间的关系选用上一章中对棕色棉纤维显色抑制最明显的组合（1mg/L的pvp、0.8mmol/L的柠檬酸、0 mmol/L的EDTA-2Na和0.1 mmol/L的硼酸）,将其成分添加到BT培养基中培养棕色棉和绿色棉胚珠（处理组）,对照组BT培养基中不添加外源抑制剂,分别取培养不同天数的棕色棉和绿色棉纤维,提取其RNA,经RNA-seq分析发现,棕色棉处理组相对于对照组共统计到差异表达基因4891个,绿色棉处理组相对于对照组共统计到差异表达基因5568个。对这些差异表达基因GO功能注释分类结果进行统计,彩色棉分子功能组分中差异表达基因功能主要集中在催化活性、结合、核酸结合转录因子、抗氧化酶、酶活性调节等方面。之后,在棕色棉和绿色棉差异表达基因中随机筛选10个GhPOD基因、5个Gh LAC基因、4个Gh CO基因,将上述提取的RNA反转录再做RT-q PCR。研究发现,彩色棉中10个GhPOD基因有7个表达量相对于对照组下降,且彩色棉纤维颜色变淡;5个Gh LAC基因中有3个基因表达量相对于对照组下降;4个Gh CO基因中有2个基因表达量相对于对照下降。综上所述,彩色棉纤维显色与GhPOD表达量高低有关,GhPOD表达量低,会抑制彩色棉纤维显色,而Gh LAC和Gh CO的表达量与纤维显色的关系不显著。3.彩色棉纤维显色与Fe²⁺和Cu²⁺间的关系在BT培养基中按不同浓度梯度分别添加Fe²⁺和Cu²⁺,培养棉花胚珠,分别取培养不同天数的胚珠和纤维,测定纤维的颜色参数、金属离子含量以及类黄酮氧化酶活性等。研究发现,彩色棉纤维中的金属离子含量多于白色棉纤维,彩色棉纤维发育过程中金属离子含量变化趋势与POD酶活性变化趋势相似,但金属离子含量峰值比POD酶活性变化的峰值提前出现;BT培养基中添加适当的金属离子,彩色棉纤维显色提前,且有助于POD和CO酶活性提高。以上结果表明,金属离子含量高可能能促进POD、CO酶活性增高,进而促进彩色棉纤维提前显色。以上研究成果,初步揭示了彩色棉纤维显色的机理,对今后的生产实际应用具有重大的指导意义。通过基因工程育种改良纤维颜色和品质,对今后的纺织行业也将有划时代意义,可以指导纺织产业合理的对彩色棉调色、固色,节能环保,符合新时代理念。