紫心甘薯为块根类作物,富含大量花青素。花青素具有抗氧化、保护心血管系统等功能,在植物生长发育及人类医疗保健方面有重要作用。了解紫心甘薯中花青素的合成机理,从而培育高花青素含量的甘薯品种是当前研究的重要方向之一。NAC（NAM,ATAFA1/2,CUC2）是植物中特有的转录因子家族,不仅参与植物的生长发育、逆境响应,还参与植物次生代谢物的生物合成等。栽培甘薯为六倍体作物,有90条染色体,基因组组成复杂,所以甘薯基础研究相对滞后。本试验首先利用甘薯近缘野生种三浅裂野牵牛（Ipomoea trifida）的基因组数据从全基因组水平鉴定并分析了ItfNAC基因家族。然后,结合本实验室的转录组数据库,筛选到与花青素合成相关的候选基因IbNAC87,并在甘薯栽培种‘徐薯18’的块根中克隆了IbNAC87。通过表达分析、过表达载体构建、CRISPR/Cas9基因编辑载体构建、拟南芥和甘薯的遗传转化、IbNAC87互作蛋白的筛选等初步对IbNAC87基因的功能和转录调控机制进行了研究。主要研究结果如下:1、三浅裂野牵牛ItfNAC基因家族的鉴定与分析在甘薯近缘野生种三浅裂野牵牛的基因组中,共鉴定得到131个NAC基因家族成员,它们不均匀地分布在15条染色体上。系统进化分析表明ItfNAC家族中的101个成员可归入拟南芥ANAC家族的15个亚族中。各亚族成员的基因结构、保守基序等均存在差异。部分ItfNAC基因家族成员在不同组织部位中存在表达特异性。2、甘薯IbNAC87的克隆、生物信息学分析与表达分析克隆得到IbNAC87长度分别为969 bp和1657 bp的ORF和基因组全长序列,其ORF可编码323个氨基酸。IbNAC87的基因组全长序列含3个外显子和2个内含子。IbNAC87在甘薯基因组中存在6个拷贝,分别位于4a、4b、4c、4d、4e和4f染色体上。IbNAC87蛋白序列含有NAC转录因子所特有的保守结构域NAM,是一种不稳定的酸性蛋白,不存在跨膜结构域。IbNAC87的启动子区域包含胁迫、激素的响应元件和GT1-motif、G-box、Sp1等光响应元件。IbNAC87与同属旋花科的三叶裂薯Itb NAC87和三浅裂野牵牛ItfNAC87的亲缘关系最近,与陆地棉Gh NAC92亲缘关系最远。IbNA C87蛋白定位于细胞核。表达分析结果表明,IbNAC87在白心甘薯‘徐薯18’和‘徐薯29’块根中的表达量显著高于紫心甘薯‘徐紫薯3号’和‘运619’,与转录组数据一致,推测IbNAC87负调控甘薯块根花青素的合成。IbNAC87在同一品种的不同组织中的表达量为:叶＞根＞茎＞叶柄。IbNAC87随着叶片的发育其表达量逐渐提高,推测IbNAC87可能参与调控叶片的衰老。3、甘薯IbNAC87基因的功能研究首先构建了IbNAC87过表达和CRISPR/Cas9基因编辑载体,并分别进行了拟南芥与甘薯的遗传转化。过表达IbNAC87转基因拟南芥中,花青素合成通路相关基因At CHI、At CHS和At DFR的表达量较野生型呈下降趋势。过表达IbNAC87甘薯中,花青素合成通路基因IbCHI、IbCHS、IbDFR和IbANS的表达量较野生型相比也呈下降的趋势。CRISPR-IbNAC87基因编辑甘薯植株靶点处均未发生编辑。4、IbNAC87互作蛋白的筛选构建诱饵载体p GBKT7-IbNAC87,采用Mating法筛选甘薯块根c DNA酵母文库,获得2个IbNAC87的互作蛋白,一个为甘薯块根储藏蛋白IbSPB（Sporamin B）,一个为未知蛋白。以上结果将为深入研究IbNAC87在甘薯中的功能和机理以及甘薯中花青素的生物合成机制提供了一定的理论和分子基础。