板栗(Castanea mollissima Blume)是壳斗科(Fagaccac)栗属乔木经济植物,其果实富含淀粉,有“干果之王”的美称;板栗壳含有多种有效活性成分。本研究对板栗壳中的化学成分进行提取、分离,对其生物活性进行评价,并对活性强的组分进行结构鉴定;以不同发育期的板栗果实为试材,开展其生长特性及淀粉累积的动态变化模式分析,据此,选取代表性发育时期板栗栗仁样品,构建高质量的mRNA文库,开展Illumina-Solexa深度测序分析,并结合不同发育期板栗栗仁qRT-PCR检测结果,进而确定板栗栗仁淀粉累积途径中的关键性功能基因和转录因子。上述研究的主要结论如下:1.板栗壳醇提物依次经过乙酸乙酯和正丁醇两种溶剂萃取后,得到二者提取物,分别采用DPPH、ABTS和FRAP法对两种溶剂提取物的抗氧化活性进行考察。结果表明,二者均具有较强的清除DPPH和ABTS自由基的能力和总还原力,其中板栗壳正丁醇提取物的抗氧化活性更强一些;采用PNPG法评价两种溶剂提取物对α-葡萄糖苷酶活性的影响,结果发现二者均具有很强的抑制α-葡萄糖苷酶的活性,其中以正丁醇提取物的抑制活性更强;通过采用UPLC-MS/MS技术分析正丁醇提取物的活性成分,初步鉴定出十三种化合物,其中以酚类化合物为主,主要分为鞣花酸类、没食子酸类和咖啡酰莽草酸类,其他还包括有机酸、糖类和萜类化合物。其中奎尼酸、肉桂萜醇A-19-葡萄糖和乐园树醇-15-O-β-D-吡喃葡萄糖苷首次在板栗壳中发现;化合物7(C23H31010)是未知的鞣花酸类化合物,可能为新发现的化合物,有待进一步分析。2.以10个不同发育期板栗果实为试材,开展其发育过程中鲜重、果形指数、蔗糖、淀粉、淀粉组分(支链淀粉和直链淀粉)及其他各营养成分的测定分析和板栗栗仁中淀粉粒累积的显微观察。研究发现,10-40 DAF期间,种子结构尚难辨识;显微观察结果显示50 DAF之后种胚的子叶开始伸展。在10-50 DAF的生长前期,鲜重增长非常缓慢,50 DAF之后开始呈现上升趋势,尤其是70-90 DAF期间几乎呈直线生长,之后板栗果实生长进入平稳期,表明板栗栗仁主要生长阶段在50-90 DAF;显微观察结果显示板栗栗仁中淀粉粒累积的关键期为70-90 DAF;栗仁中淀粉迅速累积期发生在 70 DAF(58.29±3.26 mg/g)至 90 DAF(390.88±7.45 mg/g)。此外,成熟期板栗果实中支链淀粉与直链淀粉的比例约为2.41:1。3.根据板栗果实生长发育规律、淀粉的动态累积模式以及板栗果实中淀粉粒累积模式的显微观察结果,选取六个代表性时期(50、60、70、80、90和100 DAF)的板栗栗仁为试材,进行Illumina高通量测序分析。每个样品均产生约4千万条有效reads;与参照基因组比对后,得到38,146条高质量的板栗栗仁的transcripts。运用DESeq软件,以50 DAF为对照,分别在60、70、80、90和100 DAF测序结果中筛选获得489、350、382、396和521条特异上调表达和1479、1847、1746、1559和1466条特异下调表达的transcripts。不同发育期的板栗栗仁一共有3885个差异基因,与50 DAF样品相比,其在60、70、80、90和100 DAF分别有459、150、109、82和541个特异表达的差异基因。4.结合mRNA转录组测序分析及qRT-PCR检测,推测在50-60 DAF期间,蔗糖转运子(SUC2)从筛管中卸载蔗糖进入质外体,随后蔗糖被cwINV1催化为葡萄糖和果糖,继而通过HEX6吸收单糖转运至组织内;在60-100 DAF期间,板栗栗仁中蔗糖可能主要还是通过胞间连丝进入伴胞,再通过胞间连丝转运至库细胞中;与蔗糖代谢相关的基因,包括cSUSY2、pFK4、UGP等均在50-70 DAF期间呈上调表达,表明其与细胞质中蔗糖代谢密切相关;同时发现质体和胞质糖酵解途径中多个相关基因(包括PFK、GPI、FBA、TPI、PGK、PK和GAPC)均呈上调表达,表明糖酵解是板栗栗仁淀粉合成所需碳源的主要供应途径,不仅提供G-6-P,同时糖酵解终产物丙酮酸进入线粒体,经三羧酸循环彻底氧化生成ATP,也为淀粉的合成提供能量。5.通过对转录表达差异进行分析和qRT-PCR检测,确定板栗栗仁中与淀粉合成途径密切相关的 SUSY2、FK、UGP、GPI2、GPT、AGP3、AGP2、GBSS1、SS1、SS3、SBE3和PYG等功能基因均在板栗淀粉合成关键期(50-90 DAF)呈转录上调表达,与板栗栗仁中淀粉累积动态模式一致,表明其在板栗栗仁发育过程中与淀粉累积有着密切的关系;通过对板栗栗仁发育中转录因子的表达谱进行分析,发现在板栗果实发育过程中,可能有多个转录因子(包括ABI4、WRI1、WRKY19、MYC2、NAC、AIL1和AIL6等)共同参与调控相关功能基因的表达。据此构建了板栗栗仁生长发育过程中淀粉累积的代谢途径。上述研究结果可为板栗资源的综合利用提供理论科学依据,并可为分子改良淀粉类作物及淀粉林木奠定重要基础。