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红花（Carthami Flos）作为一种传统的活血化瘀中药,在临床上应用广泛。现代药理研究表明,其主要药效物质是以羟基红花黄色素A（Hydroxysafflower yellow A,HSYA）为代表的查尔酮类化合物和以菸花苷为代表的黄酮醇类化合物,这些化合物均具有良好的心脑血管损伤保护活性。黄酮类化合物的生物合成途径已在多种模式植物及农作物中得到广泛研究,但是红花中黄酮类化合物的生物合成途径仍未被完全解析,尤其是HSYA等红花中特有的黄酮糖苷类活性成分生物合成相关的后修饰酶尚不清楚。糖基转移酶（UDP-Glycosyltransferase,UGT）是黄酮糖苷类化合物形成的末端修饰酶,黄酮糖基化的完成与化合物的活性密切相关,因此,深入筛选及研究红花黄酮糖基转移酶,对于阐释红花品质形成的分子机制,定向调控红花品质具有重要意义。本论文基于红花花冠转录组数据库筛选获得58个UGTs基因,基于不同开花时间点花冠基因表达量与代谢组数据库中有效成分含量进行皮尔森相关性分析,发现CtUGT18与HSYA、柚皮素、山柰酚-3-O-芸香糖苷、苯丙氨酸、Carthamin 5个有效成分的积累量密切相关（r＞0.5）。CtUGT25与HSYA、槲皮素、槲皮素-3-O-葡萄糖苷、山柰酚-3-O-葡萄糖苷、木犀草素、芦丁、野黄芩素、山柰酚-3-O-芸香糖苷、苯丙氨酸9个有效成分积累量密切相关（r＞0.5）。克隆获得CtUGT18基因全长1738 bp,其中ORF区域1458 bp,编码485个氨基酸,蛋白分子式C2444H3797N645O714S33,蛋白分子量54697.91Da,理论等电点（p I）为5.73;CtUGT25基因全长1746 bp,其中ORF区域1473 bp,编码490个氨基酸,蛋白分子式C2495H3929N669O710S20,蛋白分子量55298.90 Da,理论等电点（p I）为5.92。Wo LF PSORT亚细胞定位预测CtUGT18定位在细胞质,CtUGT25定位在细胞核。CtUGT18及CtUGT25均为不稳定的亲水性蛋白且不存在跨膜区域,为非跨膜蛋白。CtUGT18及CtUGT25在红花不同部位表达特征分析结果显示,CtUGT18在根中转录水平较高,CtUGT25在花冠中转录水平较高,且在盛花期基因表达量最高,与红花花冠中黄酮的积累模式相似,推测其参与了花冠中黄酮类化合物的生物合成。为进一步研究CtUGT18及CtUGT25在红花体内功能,将构建好的真核表达载体CtUGT18-p MT39及CtUGT25-p MT39转入农杆菌GV3101,并通过花粉管通道法进行基因转化,获得过表达红花植株CtUGT18-OVX 7株,CtUGT25-OVX 8株。采用q RT-PCR对T2代转基因红花植株进行靶标基因表达量分析,CtUGT18-OVX植株中CtUGT18基因表达量提高了2.78倍,CtUGT25-OVX植株中CtUGT25基因表达量提高了2.17倍。UPLC-Q-TOF/MS测定黄酮类化合物含量结果显示,CtUGT18过表达后山柰酚-3-O-β-D-葡萄糖苷、荭草苷含量显著提高,而山柰酚-3-O-β-D-芸香糖苷含量有所降低,推测CtUGT18主要对在红花体内参与荭草苷、山柰酚-3-O-β-D-葡萄糖苷的合成;CtUGT25过表达后山柰酚-3-O-β-D-葡萄糖苷及HSYA含量均显著提高（p＜0.05）,说明CtUGT25可能具有底物杂泛性并参与了红花中特有的查尔酮苷类HSYA等化合物的合成。通过构建CtUGT18-p ET28a（+）、CtUGT25-p ET28a（+）原核表达载体,在大肠杆菌Rosetta（DE3）中表达CtUGT18及CtUGT25蛋白,基于Auto Dock Vina分子对接蛋白底物预测结果,进行两者体外糖基转移酶功能验证。结果显示CtUGT25具有2个活性口袋,且CtUGT25蛋白可催化槲皮素、柚皮素、芹菜素、山柰酚、木犀草素、2-羟基柚皮素的糖基化反应,具有广泛的催化活性;CtUGT18蛋白对2-羟基柚皮素具有催化活性。综上,本论文筛选获得了2个与红花黄酮类化合物合成密切相关的糖基转移酶基因CtUGT18、CtUGT25,分析了两者的分子特征并通过转基因手段在红花体内进行了功能验证,证明了CtUGT18是山柰酚-3-O-β-D-葡萄糖苷、荭草苷积累的糖基修饰酶;CtUGT25促进了山柰酚-3-O-β-D-葡萄糖苷及HSYA的积累,可能是红花中特有有效成分HSYA生物合成的糖基修饰酶。同时,CtUGT25蛋白对多种黄酮底物均具有催化活性。为下一步通过分子生物技术调控红花的品质,特别是红花中特有成分HSYA等的工业化生产提供重要参考,也为其他植物的相关基因的研究提供资料。