高粱是重要作物,也是研究C4植物的模式生物。高粱基因组大小约为730 Mb,大约有3万个基因,是迄今已知的C4植物中基因组相对较小的作物。甜高粱相对于非甜高粱有其独特的糖代谢积累。发掘高粱糖合成、运输和积累相关的调控基因和代谢途径,既有助于其糖分和碳源分配的遗传改良设计,又可为其他重要的C4作物如甘蔗（Saccharum）、芒草（Miscanthus）和柳枝稷（Swtichgrass）提供参考。高粱近缘作物的基因组相对较大、重复序列多、倍性高,而高粱基因组在禾本科植物共同祖先分化后,未发生全基因组复制事件,其基因组重复度和复杂程度较低,有利于开展基因功能发掘以及基因组学相关研究。对非甜高粱和甜高粱多组学数据进行比较分析,有利于推进高粱基础科学研究与遗传改良。具体来说,本研究取得了以下结果:1、基因组层面:对已有的甜高粱基因组（Rio）以及六个近缘非甜高粱基因组进行泛基因组构建,得到了908 Mb的高粱泛基因组,之后对构建的泛基因组基因家族进行了核心基因（Core genes）以及非必需基因（Variable genes）的分类统计。对泛基因组中存在/缺失变化（Presence-absence variations,PAVs）区基因、核心和非核心基因区的基因进行GO（Gene Ontology）富集分析,得到了特有基因以及核心基因的功能富集分析结果。以Rio基因组作为模板,分析与其它六个基因组的比对结果筛选出大效应的SNPs（Single-nucleotide polymorphisms）位点,对其中非同义突变基因构建基因集;2、转录组与代谢层面:利用公共数据库中的12份不同时期的甜高粱（Rio）,非甜高粱（BTx406）以及两者子代（R9188）样本与自测的两组RNA-seq数据（来自于同一时期不同组织的甜高粱与非甜高粱样本）进行分析,利用公共数据库中的RNA-seq数据进行基因共表达分析,得到基因共表达网络,并与对应时期蔗糖浓度变化数据进行相关性分析,得到与蔗糖代谢相关的基因集,进一步利用自测的RNA-seq数据验证筛选的差异基因;3、蔗糖转运及代谢相关基因筛选:利用得到的非同义突变基因集,结合RNA-seq数据对蔗糖转运蛋白与海藻糖-6-磷酸代谢相关酶进行筛选,在SWEET与TPS基因家族中各筛选到一个甜与非甜高粱中差异表达,并且在甜高粱与其它六种非甜高粱中有相同非同义突变SNPs位点基因,进一步利用自测数据对这两个基因的差异表达情况进行了验证。综上所述,本研究通过多组学数据对甜高粱与非甜高粱的糖代谢差异进行了研究,筛选到多个潜在影响甜高粱与非甜高粱糖代谢差异的基因,为高粱及其近缘物种的品种改良提供借鉴。