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木薯（Manihot esculenta Crantz）是一种重要的淀粉作物。它在全球粮食安全方面起重要作用。木薯全株都有利用价值,其中富含淀粉的块根是最主要的应用部位。木薯产量高、块根淀粉含量可达到35%以上,但是与其他块根作物相比其块根保质期非常短,采后非常容易腐烂,通常在采后1～3天就开始发生变质。腐烂变质使淀粉透明度下降,影响淀粉的品质,严重影响淀粉及燃料乙醇加工,使企业和农民遭受巨大的经济损失。因此延缓木薯块根采后腐烂变质,提高其货架期是木薯育种的主要目标。本研究团队在多年的木薯育种过程中,筛选到一个特别抗采后生理性变质的木薯新种质（RYG-1）,与对照常规栽培木薯华南8号（SC8）相比具有良好的耐储藏性。为研究该新种质产生强的采后腐烂变质抗性的原因,我们以SC8为对照对其进行了田间农艺性状和生理指标分析;同时结合转录组测序分析,对木薯新种质（RYG-1）抗采后生理性变质的响应基因及相关代谢通路进行了比较分析,研究结果如下:1、田间农艺性状分析RYG-1与对照SC8在叶片颜色和形状方面差异不大。RYG-1在株高、叶面积、节间长、单株薯数、单株薯重方面较SC8略高,而在茎粗和干物质含量方面较SC8略低。采后腐烂情况显示,RYG-1明显比SC8耐储藏。2、生理性指标分析两个种质在四个种植时期的叶片生理指标比较发现:RYG-1中叶绿素含量较SC8含量略高,但二者在不同生长期的变化不大。可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的含量在两个种质中的变化不规则。H2O2含量测定显示四个时期的波动幅度较小,但随着木薯种植时间的延长RYG-1中的H202含量略低于SC8。两个种质中SOD和CAT酶活性均随着种植时间的延长而逐渐升高,且RYG-1中的两种酶活性均高于对照SC8。块根生理生化测定结果显示,RYG-1和SC8块根采后切开24h后,可溶性糖含量、H2O2含量、SOD、CAT和POD酶活性均升高,但与SC8相比,RYG-1中H2O2含量较低,而可溶性糖含量、SOD、CAT和POD酶活性均较SC8高。活性氧荧光检测,结果显示RYG-1中荧光明显低于对照SC8中的荧光,说明RYG-1中产生的活性氧少于 SC8。3、RYG-1与SC8采后转录组差异分析对RYG-1和SC8在新鲜块根和采后3周采样进行转录组测序分析。结果发现:新鲜的RYG-1和SC8 PCA主成分差异不大;而储藏后的PCA主成分差异非常明显,呈两极分化状态。差异表达基因的数量显示,新鲜时SC8和RYG-1两个种质的基因差异很小,DEGs仅有50个。而采后的差异基因较多有2440个DEGs。在SC8中储存后的块根与新鲜块根相比差异表达的基因总数为3459,其中上调表达的基因数为1501个,下调表达的基因数为1958。在RYG-1中储存后的块根与新鲜块根相比差异表达的基因总数为3433个,其中上调表达的基因数为1289,下调表达的基因数为2144。对差异基因的GO分析发现,两个种质对采后胁迫的响应的DEGs的GO显著富集存在一些差异。SC8采后3459个DEGs显著富集到生物过程、细胞组分和分子功能三大类下的16、10和12个条目。其中生物过程分组中前三条为:代谢过程、单一生物过程和细胞过程。在细胞组分分组中前三条为:膜、细胞部分和细胞。在分子功能分组中前三条为:物质结合、催化活性和转运蛋白活性。RYG-1采后3433个DEGs显著富集到生物过程、细胞组分和分子功能三大类下的14、11和12个条目。其中生物过程分组中前三条为:代谢过程、细胞过程和单一生物过程。在细胞组分分组中前三条为:膜、细胞部分和细胞。在分子功能分组中前三条为:物质结合,催化活性和核酸结合转录因子活性。SC8采后存在特有的GO条目“Cell killing””和“reproduction”。RYG-1 采后存在特有的 GO 条目“membrane-enclosed lumen””。对差异基因的Pathway分析发现,两个种质对采后胁迫的响应的DEGs的pathway显著富集存在一些差异。SC8采后DEGs参与数目最多的前三个代谢通路为苯丙素生物合成通路、淀粉和蔗糖代谢、通路和光合作用代谢通路。RYG-1采后DEGs参与数目最多前三个的代谢通路为碳代谢通路、光合作用代谢通路和苯丙素生物合成。SC8采DEGs特异显著富集的通路有萜类和聚酮化合物的代谢相关的柠檬烯和蒎烯降解和二萜生物合成以及其他次生代谢物的生物合成相关的二苯乙烯类和姜酚生物合成和硫甙生物合成。RYG-1采后DEGs显著富集的特异通路有辅因子和维生素代谢相关的卟啉和叶绿素代谢;能量代谢相关的光合生物碳固定和氮代谢;氨基酸代谢相关的丙氨酸,天门冬氨酸和谷氨酸代谢、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、色氨酸代谢;碳水化合物代谢相关的果糖和甘露糖代谢;环境适应相关的植物病原体相互作用。利用韦恩图分析显示块根采后与对照相比,两个种质间共表达的DEGs有1593个,SC8中特异表达的DEGs有1866个,RYG-1中特异表达的基因有1840个。共表达的1593个DEGs中在RYG-1中采后表达量上调而在SC8采后显著下调的有22个。在RYG-1采后下调而在SC8采后显著上调的有65个。4.转录组测序差异基因qRT-PCR验证我们随机挑选了 16个基因进行实时荧光定量PCR（qRT-PCR）验证,结果显示转录组测序结果和qRT-PCR验证结果吻合度较高。5.木薯块根采后亚显微结构分析通过对RYG-1和SC8块根采后和新鲜时半薄切片和超薄切片分析,发现SC8采后细胞完整度下降,细胞壁降解严重,淀粉粒大量缺失。而RYG-1采后细胞完整、细胞壁未降解,淀粉粒保持良好状态。综上,通过对两个种质农艺性状、生理生化指标、转录组分析和亚显微结构的综合分析,我们推测RYG-1可能通过提高自身抗氧化能力及细胞壁的强度来适应采后胁迫,而保持块根的品质。