本研究以甘薯高类胡萝卜素含量品种维多利及其突变体HVB-3为材料,利用RNA-seq技术得到差异表达基因,从中克隆类胡萝卜素生物合成相关的基因IbNAC29和IbDXS,并分别将其转化拟南芥,分析其功能。对本实验室克隆的IbGGPS和IbZDS基因进行了功能鉴定,获得了高类胡萝卜素含量转基因甘薯新材料。主要研究结果如下:1.维多利及HVB-3转录组测序是通过Illumina HiSeq2500高通量测序平台来完成的,分别得到13,767,387个和9,837,090个高质量reads,进一步组装得到58,277个transcripts和35,909个unigenes,其平均长度分别为596 bp和533 bp。从unigenes中最终得到874个差异表达基因,其中上调表达的401个,下调表达的473个。在有功能注释的697个差异表达基因中,筛选出53个可能与类胡萝卜素生物合成相关的差异表达基因。2.通过RACE方法克隆得到IbNAC29,其ORF长度为849 bp,编码282个aa,分子量为31.97 kDa,等电点为8.69。IbNAC29基因组序列长度为1054 bp,含有3个外显子和2个内含子。qRT-PCR分析结果表明,IbNAC29在HVB-3叶片中的表达量显著高于在块根和茎中的表达量。亚细胞定位结果表明,该基因定位于细胞核中。用IbNAC29转化拟南芥,获得8株转基因植株。拟南芥转基因植株的β-胡萝卜素含量比对照植株显著提高。3.用RACE方法克隆得到IbDXS,其ORF长度为2160 bp,编码719个aa,分子量为77.5 kDa,等电点为6.69。IbDXS基因组序列长度为3382 bp,含有9个外显子和8个内含子。qRT-PCR分析结果表明,IbDXS在HVB-3叶片中的表达量最高,其次是块根,在茎中的表达量最低。过表达IbDXS的拟南芥转基因植株中的β-胡萝卜素含量显著提高。4.将IbGGPS基因导入甘薯品种栗子香,获得转基因甘薯植株。与对照植株相比,转基因甘薯植株的β-胡萝卜素含量、ABA含量、淀粉含量显著提高,而可溶性糖含量显著降低。这些结果表明,IbGGPS基因对提高甘薯β-胡萝卜素含量和淀粉含量具有重要作用。5.将本实验室获得的过表达IbZDS基因的3个转基因株系（甘薯品种高系14号）种植于大田,发现过表达IbZDS基因显著提高转基因甘薯植株块根的β-胡萝卜素和叶黄素含量,耐盐性显著提高。NaCl胁迫下,转基因植株中β-LCY和β-CHY被显著上调,而ε-LCY和ε-CHY被显著下调;ABA和脯氨酸含量以及SOD、CAT与POD活性显著提高,但MDA含量显著降低;盐胁迫反应相关基因P5CR、SOD、CAT、APX和POD显著上调,明确了该基因提高甘薯耐盐性的分子机理。这些结果表明,IbZDS基因可用于改良甘薯的β-胡萝卜素和叶黄素含量以及耐盐性。