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烟草是一种以叶片为产量器官的重要经济作物,在其成熟过程中烟叶会出现叶绿素降解、叶色“落黄”,“落黄”程度是评价烟叶成熟度和确定采收标准的依据,烟草叶片从下至上分层、分片“落黄”的特性,使得烟株的叶片需分层多次采收,成为节省采收人工和实现机械化采收的瓶颈。前期,课题组在花药培养DH系中发现了一株黄色突变植株,该突变体整个生育期都呈现为黄绿色,并有促进烟叶集中成熟、改善烟叶品质的作用,但该黄叶突变体的基因有待挖掘,叶色黄化相关的机制尚待阐明。为此,本研究以黄叶突变体、绿叶品种K326和二者回交转育得到的黄叶K326（BC5）试验材料,调查了材料的农艺性状,明确了材料间的外观差异;测定了光合色素含量及叶绿素前体物含量,阐明了不同生育期光合色素含量差异及叶绿素合成受阻步骤;利用透射电镜,观察到叶绿体超微结构受损;利用转录组测序技术筛选得到叶色黄化相关的关键基因,从生理、亚细胞和转录水平初步阐述了该突变体叶色黄化的机制,为选育利用集中成熟的品种和克隆突变基因提供一定的理论基础。主要研究结果如下:（1）对试验材料表型观察结果表明,黄叶突变体和黄叶K326整个生育期都呈现为黄绿色,其中黄叶K326自外观上与K326相似。通过测定农艺性状发现,相较于黄叶突变体,回交转育而得的黄叶K326在株高、叶长、叶宽及现蕾后叶片数方面与K326差异不显著,说明黄叶K326在外观上与K326更加接近,二者的遗传背景相近。（2）对光合色素及叶绿素前体物测定结果显示,两种黄叶材料各生育期的叶绿素含量均显著低于K326,三种材料各生育期叶绿素变化趋势一致,在成苗期两种黄叶材料与K326叶绿素含量差异达到最大,黄叶突变体和黄叶K326总叶绿素含量分别为K326的58.57%和52.07%。叶绿素合成前体物测定结果表明,叶绿素合成受阻步骤为粪卟啉原Ⅲ（Coprogen Ⅲ）到原卟啉Ⅸ（ProtoⅨ）的生物合成。（3）电镜观察发现,与K326相比,两种黄叶材料叶肉细胞的叶绿体分布不规则,边界不清楚,叶绿体形状不规则,部分叶绿体膜受损,基粒数量和内囊体层数明显减少,片层疏松散乱且排列分布不规则,结构模糊。表明黄叶突变体和黄叶K326的叶绿体发育受阻,结构受损。（4）转录组分析结果表明,两种黄叶材料与K326之间共有935个DEGs,这些DEGs主要被富集到copal-8-ol二磷酸3-分解代谢、顺式二苯酚代谢、镁螯合酶活性、叶绿体m RNA加工、卟啉和叶绿素代谢等过程,说明该突变体叶色发生黄化与这些代谢过程密切相关。结合生理指标及亚细胞结构观察结果进一步筛选关键基因获得了24个与叶色相关的基因,其中CHLH、CHLD基因在两个黄叶材料中几乎不表达导致叶绿素合成受阻,叶绿素含量降低;EMB2654、PGR3、GLB1、FAX1、WAXY、NHX7等基因在两种黄叶材料下调表达导致叶绿体发育的转录、翻译、类囊体发育及淀粉体形成等过程受阻,引起叶绿体发育不良,结构受损。综合生理、亚细胞结构及转录组数据分析的结果,推测该黄叶突变基因可能通过影响CHLD、CHLH、EMB2654、PGR3、GLB1、FAX1、WAXY、NHX7等基因表达,使得叶绿体发育不良,叶绿素合成受阻,叶绿素含量降低,最终引起叶色黄化。