碱蓬(Suaeda salsa)籽粒具有较高的含油量及丰富的不饱和脂肪酸成分,作为潜在的特种油料作物具有极高的开发和利用价值,因而成为发掘油脂合成和改良关键基因的重要生物资源,其脂类代谢途径的调控模式有待全面和深入的研究。本研究以黑龙江八一农垦大学盐碱试验地野生碱蓬为研究材料,对出苗后6周的叶片和根,以及花后2周的发育期籽粒进行取样,利用高通量转录组测序及脂质组检测技术,从分子生物学水平上,解析碱蓬脂类代谢调控及基因表达情况,挖掘参与碱蓬油脂合成及相关脂类代谢途径的关键基因,从而为深入研究碱蓬油脂代谢相关基因的调控规律及基因功能提供依据,为碱蓬作为特种油料作物的开发和利用奠定理论基础。主要研究结果如下:1.碱蓬转录组学分析本研究通过Illumina Hi Seq 4000高通量测序平台对碱蓬c DNA文库进行测序,9个样品(叶片、发育期种子和根)共获得28Gb Clean Data。测序分析结果表明,根Vs发育期种子对比组间差异表达基因数目最多,而在叶片Vs发育期种子对比组间差异表达基因数目最少。对叶片Vs根比对组差异表达基因(Log2FC≥1.5)进行注释,在KEGG途径中共注释到了1817个基因,其中碳代谢类别中所注释的差异表达基因最多;叶片Vs发育期种子比对组共有669个差异表达基因被注释在KEGG途径中,其中植物激素信号转导类别中所注释的差异表达基因最多;根Vs发育期种子对比组中被注释到KEGG的差异表达基因共881个,其中碳代谢类别中所注释的差异表达基因最多。2.碱蓬转录组脂类相关基因差异表达分析利用获得的碱蓬转录组数据,在叶片Vs根对比组中共筛选到358个脂类相关差异表达基因,此组中的DEGs主要富集在“α-亚麻酸代谢”;在叶片Vs发育期种子对比组中筛选到的脂类相关差异表达基因为142个,此组中的DEGs主要富集在“亚油酸代谢”;在根Vs发育期种子对比组中筛选到的脂类相关差异表达基因共347个,此组中的DEGs主要富集在“角质,小檗碱和蜡的生物合成”中。3.碱蓬脂质组学分析本研究利用脂质组学分析技术,共检测到6种主要磷脂,2种主要半乳糖脂,及3种主要溶血磷脂。碱蓬中半乳糖脂MGDG的比例最高,其次为磷脂PC。DGDG和MGDG在叶片中的摩尔百分比高于其他组织。磷脂中的PG也是主要质体甘油脂,它的摩尔百分比在发育期种子中最高,其他主要磷脂均在根中具有较高摩尔百分比。同时,碱蓬中的溶血磷脂含量较少,主要集中在发育期种子中。半乳糖脂MGDG和DGDG在碱蓬各组织中均以36:6分子种所占摩尔百分比含量最高,说明碱蓬是典型的18:3植物,其MGDG和DGDG的合成主要依赖内质网真核途径。4.碱蓬脂类相关差异表达基因与代谢物互作网络的构建本研究对转录组和脂质组数据进行联合分析,绘制出差异表达基因与代谢物之间互作网络图,构建了碱蓬主要脂类代谢调控网络。调控油脂合成途径的基因主要在种子中上调表达,如参与脂肪酸合成的ACCase、KASⅢ、SAD和EAR等,以及调控三酰甘油合成的GPAT和DGAT等;调控磷脂代谢途径的基因主要在根中上调表达,如催化PI生成的PIS、参与PA合成的LPAAT和PLD等,且PI、PA和PS等摩尔百分比明显在根中增高;参与半乳糖脂代谢的基因主要在叶片中上调表达,且叶片中的MGDG和DGDG摩尔百分比较其他组织显著升高。