石斛属（Dendrobium）是兰科（Orchidaceae）多年生附生草本植物,在全球约有1500余种。作为中国传统中药,石斛具有免疫调节和降血糖等多种功效,但不同种石斛间的生物活性成分及含量具有一定的差别。研究发现石斛属植物含有多糖、生物碱、菲类等有效成分,还有一种特有的生物碱-石斛碱,而多糖和生物碱是石斛中的重要成分,决定着药用石斛的品质和药效。目前对于石斛属植物多糖和生物碱的合成途径及合成相关的关键基因尚不清楚,通过认识石斛属植物多糖和生物碱的合成代谢的可能途径和机理,对植物多糖和生物碱合成机理、石斛属药用植物品种选育及品质提高具有重要意义。本研究通过测定103种石斛属植物的多糖含量、总生物碱含量和种类、石斛碱含量,同时对57种石斛属植物假鳞茎特定时期的转录组测序,研究石斛属植物多糖和生物碱的合成途径及合成相关基因,使用表型关联分析法等方法,揭示了石斛多糖含量和生物碱含量与其基因型及基因表达水平的相关性。主要研究结果如下:（1）不同石斛属植物多糖含量和生物碱含量存在差异,在103种石斛中,有95种石斛可找到对应的亚属及分组,高多糖含量（≥40%）和高生物碱含量（>0.4%）的石斛属植物大部分都属于模式亚属,石斛碱多存在于模式亚属的分组中。在分布上,多糖含量高和生物碱含量高的石斛属植物主要分布在亚欧大陆的热带地区和亚热带地区。（2）根据对57种石斛测序所得的差异表达基因注释到KEGG数据库,发现与多糖合成的6条相关途径。在生物碱合成途径上,通过差异基因的显著性富集分析,发现石斛生物碱合成途径和高等植物萜类合成途径相同,是通过MVA途径或MEP/DOXP途径合成。（3）在石斛多糖含量和石斛碱含量与基因表达水平和基因型两种模式进行关联分析上,发现在基因表达水平和基因型上检测出与石斛属植物多糖含量相关基因的相关性很低。而在石斛碱含量相关基因的检测中,分析获得30个基因的基因型与石斛碱含量存在相关性,相关系数是0.55。本研究为石斛属药用植物主要有效成分合成及重要相关基因的功能鉴定、品种选育改良及栽培生产提供理论基础,同时对利用生物反应器进行的石斛多糖和生物碱的合成具有重要指导意义。