空心莲子草（Alternanthera philoxeroides（Mart.）Griseb.）是一种抗逆性强、适应性广、能够快速繁殖蔓延并形成单一优势群落的危害性入侵物种,在我国造成了巨大的生态灾难和经济损失。陆生型空心莲子草的贮藏根是其繁殖、越冬和传播的重要变态器官,但关于不定根膨大形成贮藏根,以及其表型可塑性的分子机理尚不清楚,不利于对其繁殖传播的研究和蔓延入侵的防治。为了明确空心莲子草不定根膨大的生理和分子机制,本研究检索收集了NCBI数据中已公布的空心莲子草转录组数据,通过de novo拼接、表达水平分析和基因功能注释,构建了空心莲子草参考转录本数据库,锁定与不定根膨大相关的候选基因;筛选获得了适用于基因表达模式分析的稳定内参基因;并以长江大学试验田收获的自然生长空心莲子草茎节为材料,在温室中培养20 d和70 d后,分析了不定根及贮藏根的根系性状、含糖量、可溶性氨基酸和植物激素含量变化,探索了不定根膨大过程中糖和激素代谢关键基因的表达模式。主要结果如下:1.为了构建空心莲子草的参考转录本,从NCBI数据中检索收集到4组空心莲子草Illumina RNA-seq数据（62.5 Gb）,并进行了测序序列的de novo拼接。共获得了421,372个unigenes,总长度为230,842,460 bp,其中长度超过1,000 bp的unigenes为43,430个（10.31%）。随后对119,222个（28.3%）unigenes进行了功能注释,将235,885个（56.0%）unigenes归入lnc RNA数据库。此外,在拼接序列中鉴定出534个t RNA和234个r RNA。共鉴定到131,624个SSR位点,分布在106,761条序列上,随后开发SSR引物,获得可对36,329条序列中的40,752个SSR位点进行PCR检测的引物。mi RNA是重要的转录后表达调控分子,从空心莲子草中检测到86个候选mi RNA序列,mi RNA靶基因预测揭示了它们在生长发育和胁迫响应中可能的功能。2.为了筛选出空心莲子草的稳定内参基因,首先基于空心莲子草转录本de novo拼接结果,挑选出了30个在不同处理和不同组织间均稳定表达的候选基因,设计了q RT-PCR引物,并对引物进行特异性验证。随后对在不同胁迫（包括干旱、盐碱、高温、低温、5种除草剂）和对照处理下的叶片、茎和根组织样品提取RNA并进行q RT-PCR分析,筛选获得了25个候选内参基因。最后,利用delta-CT、ge Norm、Norm Finder、Best Keeper四种分析算法和Ref Finder程序对筛选出的25个候选内参基因进行表达稳定性分析。结果表明,Co A、RFI2、Tubby、SRP19和V-ATPase是综合稳定性排名前五的内参基因。Tubby和Co A是茎和叶中较稳定的内参基因,RFI2、ERprr和SPR19是根中表达稳定的内参基因。3.为了揭示空心莲子草根系膨大过程中主要物质的变化,测定了其不定根和贮藏根中糖、可溶性氨基酸和植物激素的含量。研究发现,与不定根相比,贮藏根中蔗糖、果糖和可溶性蛋白含量显著增加,而脱落酸（ABA）、生长素（IAA）、油菜素内酯（BR）、赤霉素（GA）、茉莉酸（JA）和细胞分裂素（t Z、t ZR、i P、i PR）含量显著降低,表明糖和激素参与了不定根膨大形成贮藏根这一过程。为了进一步揭示空心莲子草贮藏根形成的分子机制,在对空心莲子草4个已有的转录组数据进行de novo拼接的基础上,基于功能注释和表达图谱分析,鉴定了参与蔗糖代谢的42个基因,脱落酸（ABA）信号转导通路中的70个基因、油菜素内酯（BR）信号转导通路中的58个基因和生长素（IAA）信号转导通路中的78个基因。q RT-PCR分析显示,在贮藏根形成过程中,参与糖代谢和激素信号转导的21个基因都具有表达水平的差异。研究结果为空心莲子草不定根膨大机理及其过程中参与重要代谢途径的候选基因提供了参考,有助于对根系膨大相关的基因进行深入的功能研究。综上所述,对de novo拼接、基因表达分析、糖和植物激素测定的研究,加深了对空心莲子草根系膨大的生理和分子机制理解,筛选出的稳定内参基因提高了空心莲子草基因表达分析的可靠性和准确性,可为进一步提高入侵植物空心莲子草的防治效率提供候选代谢物和基因资源。