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紫心甘薯（紫薯）块根富含花青素,对调节机体免疫、抗癌、降血糖、保护心血管等方面有积极作用。MicroRNAs（miRNAs）是内源性非编码小RNA,对植物生长发育、胁迫应答以及次生代谢产物积累等生物过程中起着重要作用。目前有关miRNA在转录后水平对紫薯地下块根花青素生物合成机制尚不清楚。本课题组前期通过转录组、小RNA测序和降解组多组学分析具有121个miRNA在紫薯与白薯中差异表达,其中26个miRNA作用于36个靶基因参与甘薯花青素的合成。本研究对Ib-miR2111和Ib-miR156在甘薯花青素生物合成中的作用进行了研究,结果如下:1.克隆获得355bp的Ib-pri-MIR2111序列。降解组测序和qRT-PCR分析发现Ib-miR2111的靶基因是IbZFP（Zinc finger protein,锌指蛋白）,克隆获得IbZFP,其DNA与ORF总长都为1290 bp,编码429个氨基酸,具有LabALike和锌指结构域,属于C2H2类锌指结构中的C2-1iC型。Ib-miR2111在紫薯块根中的表达量高于白薯,相反IbZFP的表达模式与Ib-miR2111相反,推测IbZFP的表达可能受Ib-miR2111调控。白薯和紫薯不同组织的表达特异性分析表明:无论白薯和紫薯中,Ib-miR2111在块根中的表达量最高,叶中的表达量最低,而IbZFP相应组织中的表达模式相反。进一步分析发现,和紫薯相比,Ib-miR2111在白薯地上器官（叶、叶柄、茎）中的表达量高,而在地下块根中Ib-miR2111的表达量显著低于紫薯,与IbZFP的表达模式相反,表明Ib-miR2111-IbZFP调控的甘薯块根花青素积累可能存在地上部分向地下部分的转移机制。分别构建Ib-pri-MIR2111及IbZFP的过表达与CRISPR/Cas9敲除植物表达载体,并获得Ib-pri-MIR2111过表达与敲除表达转基因拟南芥植株。和野生型相比,过表达Ib-pri-MIR2111的转基因拟南芥植株中miR2111表达量升高,花青素合成相关酶基因（AtCHS、AtCHI、AtDFR、AtANS）的表达量均上升,转基因植株的主茎底部呈现明显深于野生型的紫色,表明Ib-miR2111对花青素合成起正调控作用。2.克隆获得615bp的Ib-pri-MIR156前体序列。降解组测序和qRT-PCR分析发现Ib-miR156的靶基因是IbSPL2（SQUAMOSA promoter binding protein-like 2）。IbSPL2 DNA全长2960bp,基因结构有4个外显子、3个内含子,ORF长1269bp,编码422个氨基酸,具有SBP保守结构域。Ib-miR156紫薯块根中的表达量高于白薯,相反IbSPL2的表达模式与Ib-miR156相反;组织特异性表达分析Ib-miR156在叶和叶柄中的表达量高,而IbSPL2与之相反,在根中的表达最高;不同块根发育时期Ib-miR156在90天块根中的表达量高于其它时期,与IbSPL2呈调控关系,推测IbSPL2的表达可能受Ib-miR156调控;缺磷胁迫处理“五叶一心”期的甘薯苗表达量表明Ib-miR156-IbSPL2模式响应缺磷胁迫,同时还受到其他因子的调节。构建了Ib-pri-MIR156与IbSPL2过表达载体,并获得Ib-pri-MIR156过表达转基因拟南芥植株。和野生型相比,过表达Ib-pri-MIR156的转基因拟南芥植株中miR156表达量升高,花青素合成相关酶基因（AtCHS、AtCHI、AtDFR、AtANS）的表达量均上升,转基因植株的主茎与幼期叶片呈现紫色,表明Ib-miR156正调控花青素的生物合成。3.利用甘薯二倍体近缘野生种三裂叶薯的全基因组信息对SPL基因家族进行了分析鉴定,获得不均匀分布于12条染色体上的26个ItbSPL基因家族成员。根据拟南芥AtSPL基因家族的分类标准将该26个ItbSPL家族基因成员分为7组。进一步利用拟南芥中已知功能的SPL对ItbSPL基因的功能进行预测到三裂叶薯ItbSPL基因家族成员与植物开花、逆境胁迫、次生代谢等生物学过程相关。PsRNA target预测、qRT-PCR试验验证其中13个ItbSPLs是miR156的靶基因。4.目前已成功建立胚性悬浮细胞的再生体系,甘薯的胚性悬浮细胞愈伤转化进行到再生胚状体诱导。综上,本研究首次在甘薯中分别克隆了Ib-miR2111和Ib-miR156,鉴定其靶基因分别为IbZFP和IbSPL2。通过定量表达与过表达转基因拟南芥植株,证明Ib-miR2111和Ib-miR156正调控花青素的生物合成。以上研究结果丰富了植物花青素生物合成理论,有助于解析深埋于地下的甘薯块根花青素调控机制,也为通过基因工程手段调控植物花青素含量提供了新靶标。