紫心甘薯(Purple-fleshed sweet potato)的块根薯肉呈深紫色,是甘薯中一个具有独特遗传性状的甘薯品种,其富含的花青素是一种优质的天然食用花青素类色素,可作为安全无毒的天然色素的来源。目前对于植物花色素苷生物合成的基因表达和信号转导的研究主要集中在花、果实和种子等见光的地上器官,较少涉及地下不见光的根等器官。花色素苷的生物合成受多种内外因素的影响,其中光和糖是主要的环境影响因子,而紫心甘薯的块根深埋于土壤中,处于完全遮光状态却能大量积累花色素苷从而呈现出紫色或深紫色。甘薯中有许多高糖品种的块根却没有大量积累花青素而呈白心。可见,紫心甘薯根中花色素苷生物合成的调控方式与植物花、果等地上器官的调控方式显然不同,这可能存在一种全新的花色素苷的调控机制。因此,探究光和糖是怎样调控紫心甘薯地下不见光块根的花色素苷合成与积累具有重要的生物学意义。　　 本文以多个紫心甘薯品种(品系)为试材,以白心甘薯品种(品系)‘禺北白’为对照,对其进行不同光照处理以筛选出对光敏感的紫心甘薯品种(品系);然后选择对光敏感的深紫品种(品系)‘A7’探讨了不同糖类对紫心甘薯生长状况及花色素苷积累的影响,以确定最适合紫心甘薯生长和花色素苷积累的糖种类及浓度;最后以最适合的糖种类和浓度培养深紫品种(品系)‘A7’、中紫品种(品系)‘A3’,以‘禺北白’为对照,对不同光照条件下花色素苷的积累及相关酶基因的表达进行分析,以明确紫心甘薯花色素苷的积累及相关合成酶基因表达的光调控类型和方式。通过研究得到了如下主要结果和结论:　　 1.全株光照组的‘A7’等紫心甘薯中花色素苷含量高于上部光照组,下部光照组的花色素苷含量高于全株黑暗组。说明光对‘A7’等紫心甘薯根、茎、叶中花色素苷的积累具有明显的促进作用。但在白心甘薯‘禺北白’等根中各个光照处理组的花色素苷含量无明显差异。说明光对白心品种‘禺北白’等根中花色素苷的积累却无明显影响。说明,光能促进紫心甘薯花色素苷的积累,但其影响程度与紫心甘薯的品种(品系)和器官有关,存在品种(品系)和器官差异性。　　 2.在添加蔗糖和果糖的培养基上生长的紫心甘薯植株在株高、鲜重、根长、叶片数和叶面积等参数上均高于麦芽糖和葡萄糖,其最适浓度为6％。表明,不同糖类及其浓度对紫心甘薯的生长具有明显的影响。　　 3.随着外源糖浓度的升高,紫心甘薯花色素苷的含量也随之升高,而蔗糖浓度的升高对促进花色素苷的积累作用更显著。在紫心甘薯最适生长和花色素苷积累的蔗糖浓度下,对紫心甘薯进行光照处理,研究发现全株光照组的花色素苷含量均高于上部光照组。试验结果表明光照能明显促进紫心甘薯花色素苷的积累。说明,糖和光的共同作用能明显促进紫心甘薯的生长发育和色素积累。　　 4.在紫心甘薯中CHS、CHI、DFR、ANS这些基因的表达受光的调控。不仅紫心甘薯的地上部分可以接受光信号,地下部分也可能接受光信号,并可以在一定程度上影响地上部分的花色素苷合成途径。说明,紫心甘薯色花色素苷合成酶基因的表达与花色素苷含量的变化存在高度的相关性,并且直接或间接地接受光的调控。