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本试验以酿酒葡萄赤霞珠品种（vitis vinifera cv Cabernet Sauvignon）的单侧臂黄化突变体（新梢、叶片及果实均黄化）为材料,通过分析其光合作用、叶绿素、荧光参数、叶片超微结构及13C、15N的吸收调配,初步探明了赤霞珠黄化突变体光合机制及氮素营养代谢运输关系;通过突变株碳水化合物、矿质元素、次生代谢物质及相关酶类测定,基因芯片分析等,为研究突变体生理功能及分子机制提供了理论依据。主要结果如下:1.赤霞珠黄化突变体的叶片淡黄、薄脆,叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及叶黄素含量均显著低于另侧绿枝叶,黄化成熟叶片分别为绿枝叶片的1.27%、1.10%、7.55%和5.65%;且成熟黄化叶片色素含量低于黄化新叶。2.赤霞珠黄化突变体叶片细胞结构存在缺陷。黄化叶内溶物含量少,叶绿体的数目仅为对照株的38.5%;突变体叶绿体形状不规则,无类囊体结构,嗜锇颗粒较多,无淀粉粒;超微结构观察黄化叶片膜系统不完整,核膜、叶绿体膜、线粒体膜均有部分融合现象,胞间连丝增多,没有发现病毒性颗粒和外源性病原体。3.突变体叶片的光合性能大幅度下降,2009年7月末测定黄化枝叶片净光合速率Pn和水分利用率WUE仅为绿枝叶的3.66%和8.24%,蒸腾速率Tr为绿枝叶的43.22%,但气孔导度Gs变幅不大;黄化突变体的PSⅡ反应中心活性下降,Fo、Fv、Fv/Fm、Etr、ΦPSⅡ和qP分别为绿枝叶的38.78%、4.09%、55.96%、63.61%、64%和80.39%;黄化叶片的PSII反应中心耗散过剩的激发能能力显著增强,NPQ升高了11.50%;黄化枝新叶中叶黄素库（V+A+Z）仅为绿枝叶的9.17%,但与叶片耗散过剩光能的能力大小有关的叶黄素循环效率（A+Z）/（V+A+Z）和绿枝没有显著差异。赤霞珠突变体绿枝叶光合性能与对照株没有显著差异,但PSⅡ反应中心活性（Fv）比对照株叶片高31.84%;绿枝叶片PSII反应中心耗散过剩光能的能力（NPQ）也高于对照株叶片14.23%;绿枝叶叶黄素库（V+A+Z）为对照株的1.85倍,但叶黄素循环效率（A+Z）/（V+A+Z）与对照株没显著差异。4.13C示踪试验表明黄化下部新梢碳素征调能力强,δ13C值分别是未标记的上部绿梢叶、下部绿梢叶的8.88及45.84倍。突变体叶片对15N的吸收征调能力为绿枝叶的1.3倍;突变体果实对15N的吸收征调能力达到绿枝果实的83%。突变体对氮素营养进行了远距离的调运来满足自身的生长需求,异养特征明显。突变体枝条细弱,髓心比大,枝条不充实,叶片脱落提前,植株有越冬性障碍以致最终死亡。5.突变体黄化果穗小,果实单粒重、种子重量均显著低于对照;黄化果实可溶性固形物、可溶性糖、可溶性蛋白的含量分别为对照株的66.67%、60.67%和47.14%;可滴定酸含量显著高于对照,为对照的1.92倍。高效液相色谱法测定赤霞珠果实糖酸种类发现,黄化果实果糖、葡萄糖含量为对照株的65.37%、65.78%,蔗糖含量差异不显著;黄化果实中的酒石酸含量为对照的76.71%,草酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸含量为对照的3.69、4.26、2.71、2.20和1.84倍,琥珀酸含量没有显著差异。6.赤霞珠黄化果实果皮花青素含量极显著低于对照株果实,而果皮中苯丙氨酸解氨酶活性显著高于对照;黄化突变体果皮果肉中总酚含量较高,多酚氧化酶的活性极高,而黄化叶片类黄酮、总酚含量显著低于对照株。7.采用基因芯片技术检测了赤霞珠黄化叶片及果实的基因表达谱,在P-value<0.01时,从叶片差异表达基因中筛选到表达发生显著变化的基因2911个,果实差异表达基因775个,两者共同发生显著变化的基因184个。进行功能分类发现,黄化叶片中在植物光合器官的碳代谢、光合作用、卟啉和叶绿素代谢、淀粉蔗糖代谢、激素合成、氨基酸代谢、核苷酸代谢、蛋白质合成、信号转导、细胞膜运输等这些途径中均有基因发生了显著性的差异。