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马铃薯（Solanum tuberosum L.）紧随水稻和小麦之后,是世界上第三大粮食作物。然而,由于马铃薯起源于安第斯山脉,导致其喜冷凉短日照结薯的习性,这使得许多品质优良的品种推广受到限制。光敏色素是红光/远红光的受体,通过对光信号进行整合来调控马铃薯的生长发育。因此,研究光敏色素介导的马铃薯块茎形成机制,对指导马铃薯生产,提高马铃薯产量和品质具有重要的意义。本研究前期通过对马铃薯的五个光敏色素的功能进行研究,表明StPHYF是除St PHYB之外的另一个参与马铃薯结薯的光敏色素;并且St PHYB和StPHYF形成异源二聚体调控St COL1蛋白的稳定性,进而影响下游结薯相关基因的表达,从而调控马铃薯结薯。在此基础上,本研究利用转录组测序的方法鉴定StPHYF调控的下游候选基因,进一步完善StPHYF的调控网络,主要结果如下:1.RNA-seq分析受StPHYF调控的差异表达基因。对StPHYF RNA沉默植株（StPHYFi-E109-13和StPHYFi-E109-14）和野生型E109以及StPHYFi-E109-14与E109互为接穗和砧木的嫁接叶片和匍匐茎进行RNA-seq测序。根据基因的表达水平进行两两比较获得差异表达基因,在叶片中获得47个差异表达基因,其中30个基因上调表达,17个基因下调表达;4112个基因在匍匐茎中差异表达,1466个和2646个基因分别上调和下调表达。随机挑选8个差异表达基因进行验证,8个基因的表达与RNA-seq数据具有较高的一致性,表明通过RNA-seq获取的差异表达基因具有较高的可信性,可以用于下一步的分析。2.完善StPHYF的调控网络。降低StPHYF的表达水平诱导马铃薯提早开花。对叶片的差异表达基因进行分析发现,调控马铃薯开花和结薯的关键基因St SP3D和St SP6A在转基因株系中都上调表达,而抑制结薯的St SP5G的表达则受到了抑制;对匍匐茎中的差异表达基因进行GO和KEGG富集分析发现,植物激素信号转导、昼夜节律等信号通路被显著富集,StPHYF可能通过这些信号途径调控了马铃薯的块茎形成和开花。进一步分析匍匐茎中的差异表达基因,发现St SP6A、St SP3D和St SP5G在匍匐茎中也差异表达,可能位于St SP6A下游的St MADS1和St MADS13、以及St SP6A的互作蛋白St FDL和St SWEET11都上调表达,调节生物节律以及mi R156和mi R172的靶基因都差异表达,另外拟南芥调控开花的同源基因也差异表达。对StPHYFi-E109-14和E109的匍匐茎中的激素含量进行测定,除抑制结薯的GA1含量下降外,其他五种激素（SA、JA、ABA、t-ZR和IAA）的含量上升,表明StPHYF可能影响了多种马铃薯块茎形成途径。3.StPHYF可能的下游基因的鉴定及功能验证。3个MADS-box转录因子在匍匐茎中差异表达,可能位于结薯复合体（TAC）的下游。对3个基因的表达模式进行分析表明,3个基因受到光周期的调控,并且在匍匐茎的发育时期差异表达。分析3个MADS-box的启动子上都含有St FDL的结合元件,双荧光素酶和EMSA实验表明,St FDL可以直接结合到St MADS1、St MADS13和St MADS18的启动子上,上述结果表明,3个MADS-box转录因子可能位于TAC复合体的下游,参与调控马铃薯块茎形成。4.参与调控结薯的St MADSs的功能鉴定。利用RNA干扰技术将St MADS1、St MADS13和St MADS18稳定转化到马铃薯栽培种鄂马铃薯3号上,对其表型进行鉴定,结果表明沉默St MADS1在培养室条件下抑制马铃薯结薯,在生长室条件下推迟结薯。自养条件下,干涉St MADS18抑制马铃薯块茎形成;异养条件下敲低St MADS18推迟马铃薯结薯,与St MADS1呈现非常相似的表型,并且在异养条件下干涉St MADS18呈现多分枝的表型。5.StMADSs调控的马铃薯块茎形成的机制解析。MADS-box家族的转录因子在植物中一般以二聚体的形式发挥功能。酵母双杂交和双分子荧光互补实验表明,St MADS1与St MADS18、St MADS13与St MADS18形成异源二聚体,St MADS1、St MADS13都可以形成同源二聚体,而St MADS1和St MADS13、St MADS18不能形成异源或同源二聚体,St MADSs可能以二聚体的形式调控马铃薯块茎形成。通过酵母文库筛选St MADS1的候选互作蛋白,去除冗余蛋白共获得70个潜在互作蛋白,包括NAC、b HLH转录因子酶类等。对这些候选互作蛋白进行GO富集分析,在生物过程中显著富集的GO terms包括光合作用、花的发育、胚后发育和繁殖等,这些基因可能与St MADS1协同作用调控马铃薯块茎发育。同时,以St MADS1的转基因干涉株系（Ri-St MADS1-3和Ri-St MADS1-5）和E3为材料,进行RNA-seq测序分析受St MADS1调控的差异表达基因。在两个转基因株系中共同差异表达的基因共有792个,这些基因主要富集到转录因子、信号转导和植物激素等信号途径中,这些结果为后续探索马铃薯块茎形成提供理论支撑。6.StSP6A潜在互作蛋白的筛选。在干涉StPHYF的转基因植株中,St SP6A的表达受到了诱导,St SP6A作为结薯素在块茎发育的过程中发挥着非常重要的作用。为了进一步了解St SP6A蛋白互作网络。本研究以BK-St SP6A为饵蛋白进行酵母文库的筛选,共获得77个潜在互作蛋白。GO富集分析发现这些互作蛋白主要集中在代谢物和能量的产生过程、有机物的生物合成等生物过程中。其中3个蛋白在敲低StPHYF的转基因植株中差异表达,分别为St NFL1、St NFL2和St FPF1.1。NFL在拟南芥中参与调控赤霉素信号途径的植物开花,这就为我们研究St SP6A调控结薯提供新的思路。