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柑橘是世界上最重要的水果之一，广泛种植于热带、亚热带甚至温带地区。自然条件下，柑橘发生芽变的频率较高，芽变是柑橘育种的重要资源，生产上栽培的大多品种来自于芽变育种。尽管如此，人们对柑橘芽变形成的原因，尤其是对其分子机理却知之甚少。明柳甜橘是从春甜橘中选育出的自然芽变品种，两者遗传背景高度一致，是研究柑橘自然芽变发生机理的理想材料。本研究采用田间观测与室内分析相结合，从形态特征到分子水平，多层次地分析鉴定了明柳甜橘与春甜橘的差异，并进一步分析春甜橘产生芽变的原因。主要研究结果如下：
⑴通过多年田间系统观察和实验室分析，表明明柳甜橘和春甜橘的物候期、生长和结果习性相似，但明柳甜橘树势生长相对旺盛，坐果率高，单果平均重约比春甜橘大37.0％，而且果皮较厚，果面有明显柳纹，采前裂果少。果实内质方面，两个品种可溶解性固形物、总糖、Vc和果肉中膳食纤维含量差异不显著，但明柳甜橘的总酸含量、果肉及果皮中粗纤维含量显著高于春甜橘。
⑵建立了适合于柑橘种质资源研究的AFLP分析体系。应用筛选出的8对引物组合对各柑橘种质进行研究和分析，共得到清晰位点299个，其中多态性位点231个，多态性比例为77.25％。29份柑橘种质材料累计获得扩增条带4471条，扩增结果对样品的区分率达100％。采用UPGMA聚类法构建了基于AFLP数据的柑橘品种聚类图，依相似系数0.70的水平，可将供试柑橘品种（系）分成5组。聚类图能较好地反映橘、橙、柑和柚类之间的亲缘关系，亲缘关系较近的几组芽变品种（系）都与其母本聚类在一起，分子标记的结果与形态学的分类结果基本相似。对一些特殊种质、自然突变材料（如明柳甜橘和春甜橘）及其杂交后代进行了鉴定，从DNA水平上探讨了各品种（系）之间的差异，可为这些柑橘种质资源的合理利用奠定基础。
⑶以明柳甜橘和春甜橘花后12周和23周的果皮为材料进行基因芯片分析，筛选出差异表达基因395个，包括132个上调基因和263个下调基因。利用Agri GO分析平台对395个差异表达基因进行差异富集分析(SEA)，其中280个基因可被基因功能注释条目注释，可从生物学过程、分子功能以及细胞组成三方面对这280个被注释的差异表达基因进行注释分类。利用Agri GO分析平台对差异基进行了基因富集参数分析(PAGSE)。综合比较差异富集分析和基因富集参数分析结果，筛选出具有显著统计学意义的差异表达基因7个，包括3个尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶基因，2个抗病相关蛋白基因，1个几丁质酶基因和1个蛋白激酶家族蛋白基因。以差异富集分析中用于注释这7个显著差异表达基因的功能注释条目构建层次结构树显示，这7个差异表达基因共参与18个生物过程。
⑷利用半定量反转录聚合酶链式反应(RT-PCR)的方法对基因芯片的结果进行验证。结果显示，探针号Cit.21798.1.S1_at对应的基因表达结果与基因芯片结果高度一致；Cit.14552.1.S1_at和Cit.2114.1.S1_at对应的基因表达量在野生型和突变型中没有明显差异；探针号Cit.19571.1．S1_s_at对应的基因其验证结果与芯片结果相反。进一步分析表明Cit.21798.1.S1_at对应的基因参与黄酮醇生物合成过程。依据本试验的结果并参考黄酮醇的生物功能，推测黄酮醇代谢过程可能与春甜橘芽变形成过程有关。
⑸以明柳甜橘和春甜橘花后12周和23周的果皮为材料，利用蛋白质双向电泳技术和质谱鉴定技术，共鉴定出15个差异表达蛋白质，突变体果皮中相对于野生型有7个蛋白点上调，8个下调。结合本课题组邓贵明(2010)以同样材料分析的结果，共计筛选出33个差异表达蛋白质，其中有17个蛋白点上调，16个蛋白点下调。33个差异表达蛋白质可分为11类，利用KOBAS(KEGG Orthology-Based Annotation System)在线功能分析系统对33个差异表达蛋白质进行信号通路分析，其中18个差异蛋白质有KO注释，共参与31条信号通路，按照P值大小进行排列，类黄酮生物合成过程排列在第一位，说明该信号通路最有可能参与春甜橘芽变形成过程。
本研究从形态学、DNA水平、RNA水平和蛋白质水平上，比较系统地分析鉴定了明柳甜橘与春甜橘的差异，并在此基础上深入研究导致两者形态差异的机理，再参考类黄酮的生物功能，推测类黄酮生物合成过程可能与春甜橘芽变形成过程相关，而参与类黄酮生物合成过程的差异表达基因尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶基因(UDP-glucosyltransferase;探针ID：Cit.21798.1.S1_at)和差异表达蛋白1（caffeoyl-CoAO-methyltransferase；GI:gi|115559）的差异表达，很可能导致了春甜橘和明柳甜橘形态上的差异。