天然彩色棉是一种纤维中含有色素类物质的特殊类型的棉花，可以实现织物生产过程的“零污染”，健康环保，发展前景广阔。但是，目前已知天然彩色棉只有棕、绿两种颜色，色彩单调，同时还存在着色不均匀和色牢度差等问题，已严重影响彩色棉产业发展和产品市场开拓。由于缺乏除棕、绿之外其它颜色的彩色棉种质，无法利用传统遗传手段改良棉纤维色泽品质。蓬勃发展的基因工程为解决这些难题带来新的思路和途径。 类黄酮的生物合成途径是被最为广泛而深入研究的植物次生代谢途径，特别在主要模式植物中，已经有了清楚的认识，但是有关该途径基因的研究大多是从改变花卉的颜色这一角度出发的，而对其在彩色棉纤维中的表达以及其对彩色棉纤维颜色调控的研究仍然是一个尚未深入的空白点。本试验以棕色棉为材料，其白色近等基因系和绿色棉为对照，克隆了三个在棕色棉纤维中优先表达的类黄酮结构基因，并分析了这几个基因在白色棉和彩色棉中的空间表达情况，研究的主要结果如下： 1、天然彩色棉纤维色素相关基因的克隆与序列分析。 根据类黄酮合成途径中关键酶基因的序列设计特异引物，采用RT-PCR结合RACE技术从棕色棉纤维中分离到了C4HCHS和F35H cDNA全长序列，分别命名为Gh C4H1、Gh CHS1和GhF35H1。序列分析表明，以上3个基因分别编码505、389、510个氨基酸残基的多肽。其中Gh C4H1和GhF35H1与GeneBank已知植物p450基因氨基酸同源性均达到了90％以上，序列分析表明磷酸化和糖基化在两个基因中均发挥着重要的作用。GhCHS1蛋白与GeneBank登录的葡萄、矮牵牛等CHS的同源性均达到了90％以上。 2、GhC4H1、GhCHS1、GhF35H1基因表达分析。 利用实时荧光定量PCR和半定量RT-PCR技术分析了Gh C4H1、GhCHS1、GhF35H1基因在棕色棉以及其近等基因系白色棉和绿色棉种中的空间表达情况。结果表明，GhC4H1、GhCHS1、GhF35H1均在棕色棉纤维细胞中优先表达，且在棕色棉纤维中的表达量远高于其近等基因系白色棉，说明对于不同材料纤维色素的合成差异的调控主要发生在转录水平上，这些试验结果暗示3个基因可能在棕色棉纤维色素形成中发挥重要作用。 在对照绿色棉发育的纤维中也检测到3个基因转录本的存在，除了GhCHS1在绿色棉纤维中几乎检测不到外，GhC4H1和GhF35H1的表达量也很低，这些实验结果暗示棕色棉和绿色棉色素可能属于不同的物质。