大薯属于薯蓣科薯蓣属,是重要的经济作物,地下块茎发育,储存大量的淀粉、糖和蛋白质等营养物质。不同大薯品种地下块茎形状差异大,有的呈不规则形状(Da56),有的呈长圆柱形(Do25)。本论文采用转录组测序的手段,结合生理生化分析,为解析两类大薯性状差异、分析块茎发育机理提供一定的前期基础。本文对两类大薯块茎发育不同阶段的转录组进行比较分析发现:在三个KEGG途径,存在显著的Unigene表达差异,分别是细胞壁合成降解途径、淀粉合成途径和植物激素途径。首先,块茎的发育伴随着细胞的发育,细胞发育则需要细胞壁合成降解,基因GRP(glycine-richprotein)功能为调控细胞壁的形成且通过控制细胞壁的发育来影响块茎细胞的发育,该基因在块茎中表达量很高,定量PCR也验证了转录组的结果;基因polygalacturonase参与催化果胶降解,使细胞壁结构解体,该基因在Do25块茎中表达量相对较高,推断长园柱形块茎中果胶含量较低,对果胶含量的测定也验证了这一推断。伴随着块茎的发育,淀粉开始进行合成降解,a-amylase在Da56块茎中高表达,而在Do25块茎中表达量很低,该基因主要功能是将淀粉降解成糊精和糖,因而可推断Do25块茎中淀粉含量较高,淀粉含量测定也证实此推断,Do25的淀粉含量高于Da56。同时,块茎的发育还受植物内源激素的调控,基因PIN(PIN-formed)在Do25块茎中高表达,而在Da56中表达量很低,定量PCR也验证了转录组的结果,该基因功能是维持生长素的极性运输,因而在Do25块茎中生长素具有极性分布的特点,生长素含量的测定显示,在Do25块茎的上段生长素含量偏高,中段次之,末段最低,而在Da56中极性分布不明显;基因AOS(allene oxide synthase)作为茉莉酸合成途径的关键基因,在块茎发育过程中表达量逐步上升,生理实验也验证了在块茎发育的末期茉莉酸含量较高,与表达结果一致,因此该基因通过促进茉莉酸的合成来调控块茎的发育。最后,综合生化测定结果和基因表达量的分析,我们选定基因AOS和GRP构建表达载体,以便下一步进行功能验证。综上所述,本实验将块茎差异表达基因富集到细胞壁合成降解途径、淀粉合成途径和植物激素途径,这些途经的基因发挥相应的功能调控块茎发育,最终导致二者块茎中淀粉、果胶、植物激素以及形态方面的差异。