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木薯是世界三大薯类作物之一,具有高产、高淀粉特性,是世界重要的工业淀粉原料和燃料酒精原料来源,也是非洲地区重要的食物来源,以及热带地区重要的养殖饲料。研究木薯淀粉高效积累特性和机制,利用分子育种选育高产高淀粉木薯品种,是木薯品种选育与产业发展的需要。本研究选择淀粉积累差异明显的11个木薯品种(系)(SC205、SC5、SC8、Arg7、Rayong9、KU50、91、R3、17Q、FB-1、FB-4),在海南文昌观察、鉴定了其生物累积特性及其淀粉积累关键基因的表达。同时对该11个木薯品种(系)淀粉积累途径中两个重要基因MeSuSyl和MeSUT1的启动子区和编码区序列分别进行了克隆,通过序列比对分析其核苷酸多态性及单倍型。进而针对MeSuSy1基因的单倍型,开发了 CAPS标记和InDel标记,对136份木薯种质的MeSuSy1基因多态性进行分析,并采用单因素方差分析法进行单倍型-表型关联分析,获得了与产量性状相关联的分子标记。主要研究结果如下:品种(系)间在叶片叶绿素含量、净光合速率、块根干物质积累率及相关途径重要基因表达水平上均存在显著差异。其中:块根产量高的品种或品系FB-1、SC5、SC8、KU50、Rayong9在块根成熟期保持较高的干物质积累量,说明成熟期块根的物质积累对最终产量的形成影响较大;而对于叶片叶绿素含量和挣光合速率,SC205保持最高;总体上,块根膨大期叶片净光合速率相对最高,且与叶片叶绿素含量呈显著正相关,但与产量性状没有明显相关性。淀粉积累相关基因中,MeSUT1基因在块根形成期和膨大期均高效表达,而MeSuSy1在块根成熟期表达水平很高,尽管与产量和千物质率的相关性没有达到显著水平;块根形成期MeAGPS1基因的表达量及形成期和膨大期MeGBSS1基因的表达量与膨大期木薯块根的干物质率呈显著正相关,成熟期MeSBE2.2的表达量与木薯块根的干物质率呈显著正相关。从11个木薯品种(系)中克隆得到18条不同的MSSUT1基因启动子区序列和19条不同的编码区序列。即有8个品种(系)中存在2个不同的MeSUT1基因序列。MeSUT1基因启动子区(约1.2 kb)序列多态性较高,核苷酸多样性指数(π)达22.4×l0-3,共形成9个单倍型。在MeSUT1基因编码区(1596bp)只存在SNP位点,其中有7个是同义突变位点,5个为非同义突变位点,核苷酸多样性指数为2.94 ×10-3,共形成8个单倍型。从11个木薯品种(系)中克隆得到MeSuSy1基因启动子区和编码区序列各22条。即在每个品种(系)中都存在2个不同的MeSuSy1基因序列,实证了木薯基因组的高度杂合性。MeSuSy1基因启动子区(约2.1 kb)既存在的碱基突变,也存在单碱基的插入缺失及短重复序列的插入缺失,核苷酸多样性(冗)值为5.76 ×l0-3,根据变异位点划分了 5个单倍型区。MeSuSy1基因编码区(2421 bp)没有碱基的插入缺失,共113个碱基变异位点,其中有18个是非同义突变位点,且在这18个非同义突变位点中,13个位点在11个木薯品种(系)中都是杂合位点,剩余5个非同义突变位点形成2种单倍型。根据MeSuSy1启动子区和编码区单倍型,主要采用酶切PCR产物的方法(CAPS标记)检测了 136份木薯种质群体MeSuSy1基因的变异,并与群体干物质率、淀粉率、鲜薯产量进行了关联分析,发现启动子区有2个单倍型(Hap-A,Hap-H)与块根鲜重显著相关,一个单倍型(Hap-R)与块根干物质率显著相关,基因编码区的一个单倍型与块根干物质率显著相关。本研究开发的MeSuSy1基因单倍型标记是首次开发的木薯功能性标记,对于木薯全基因组选择育种培育超高产优质新品种具有重要意义。