本发明公开了一种兰花叶绿素降解代谢调控蛋白及其编码基因和应用。本发明兰花叶绿素降解代谢调控蛋白的氨基酸序列由307个氨基酸残基组成,如SEQ ID NO:2所示;编码兰花叶绿素降解代谢调控蛋白的兰花叶绿素降解代谢调控基因的核苷酸序列由924个碱基组成,如SEQ ID NO:1所示。本发明兰花叶绿素降解代谢调控蛋白具有叶绿素降解酶活性,提高其表达量后可降低拟南芥叶片中的叶绿素含量;在墨兰中高表达兰花叶绿素降解代谢调控蛋白后,墨兰叶片和花枝的叶绿素也显著降低。本发明兰花叶绿素降解代谢调控基因及其编码的兰花叶绿素降解代谢调控蛋白可用于叶绿素降解分子机制的研究,以及植物叶色或花色的性状改良。