向日葵(Helianthus annuus L.)是世界上重要的油料作物。向日葵油的主要特征是富含不饱和脂肪酸,其中单不饱和脂肪酸油酸对人体有保健功效,还可以减少氧化和酸败而使油的货架期延长,但向日葵种子中多不饱和脂肪酸亚油酸占不饱和脂肪酸的比例较大,而单不饱和脂肪酸油酸所占比例较小,提高向日葵种子油酸含量会极大地提高其食用营养价值和储藏稳定性,因此成为向日葵育种的一个重要目标。本研究建立定量分析向日葵种子脂肪和4种主要脂肪酸含量的近红外光谱(NIRS)模型,可快速、无损检测向日葵的品质,为向日葵种质资源筛选以及品质育种提供技术支撑;通过SLAF-seq技术构建向日葵高密度遗传图谱,并进行油酸含量QTL定位,可为QTL精细定位及分子标记辅助育种奠定基础;对高油酸和低油酸向日葵种子进行转录组测序分析脂肪酸代谢相关的差异表达基因,挖掘可能影响油酸含量的关键酶基因,并进行基因克隆和表达模式分析,为通过分子手段改良向日葵品质提供基因资源和理论依据。主要研究结果如下:1、采用四种光谱预处理方法建立定量分析向日葵种子脂肪和4种主要脂肪酸(亚油酸、油酸、硬脂酸和棕榈酸)含量的NIRS模型,确定最佳光谱预处理方法。脂肪、亚油酸、油酸含量最佳模型校正和验证相关系数均大于0.96,同时校正和预测均方根误差(RMSEC和RMSEP)均小于0.99,可用于样品成分含量的快速测定。硬脂酸和棕榈酸含量模型校正相关系数分别为0.92、0.82,验证相关系数分别为0.83、0.74,近红外扫描光谱与化学测定结果的相关性相对偏低,但RMSEC和RMSEP值均较低,可用于样品成分含量的粗略估计。2、以向日葵高油酸保持系“L-1-OL-1”和低油酸保持系“86-1”为亲本杂交构建F2代分离群体,利用SLAF-seq技术构建包含17条连锁群的向日葵高密度遗传图谱,总标记6136个,总图距2221.86 cM,平均图距0.36 cM。相比于之前报道的向日葵高密度遗传图谱,此图谱总图距覆盖更长,包含标记数量更多。3、基于构建的向日葵高密度遗传图谱,采用复合区间作图法定位到3个控制油酸含量QTLs,2个控制株高的QTLs,2个控制花盘直径的QTLs以及1个控制茎粗的QTL,分布于连锁群LG5、LG6、LG7、LG9、LG16和LG17上,这些QTLs表型贡献率为5.18%～15.65%,其中4个QTLs表型贡献率大于10%。4、对向日葵高油酸保持系“L-1-OL-1”和低油酸保持系“86-1”2个发育时期的种子进行转录组测序,共获得86.68Gb Clean Data。将Fold Change≥2且FDR<0.01作为筛选的标准,在 D8617dvsD8627d、D8617dvsL17d、D8627dvsL27d 和 L17dvsL27d 比较组中分别获得5971、4906、12761和9883个差异表达基因(DEGs),在KEGG数据库中分别富集到122、120、125和124个代谢通路上。为挖掘油酸含量相关基因,在D8617dvsL17d和D8627dvsL27d两个比较组中对可能影响油酸合成的6个代谢通路中DEGs进行了分析,包括不饱和脂肪酸生物合成、脂肪酸生物合成、脂肪酸延长、脂肪酸降解、碳代谢以及淀粉和蔗糖代谢通路,发现在这些代谢通路中D8627dvsL27d组中包含的DEGs更多,且大部分下调表达。脂肪酸代谢通路中挑选14个基因的qRT-PCR与转录组测序检测的表达趋势全部一致,表明转录组测序结果可靠。5、利用转录组数据,筛选出可能影响向日葵种子油酸含量的脂肪酸代谢途径中7个关键酶基因FAD2、FAB2、fabZ、ACSL、KAR、FATB和fabF。其中FAD2和FAB2是与油酸合成直接相关的两个重要基因,Δ9硬脂酰ACP脱氢酶FAB2使硬脂酸脱氢形成油酸,Δ 12脂肪酸脱氢酶FAD2催化油酸生成亚油酸。克隆了向日葵FAD2和FAB2的开放阅读框(ORF)序列,核苷酸序列长度分别为1137 bp和1191 bp。系统进化分析发现FAD2和FAB2基因分别与异果菊(Dimorphotheca sinuata)和薇甘菊(Mikania micrantha)进化关系最近。生物信息学分析发现FAD2编码蛋白为碱性蛋白,FAB2编码蛋白为酸性蛋白,两个基因编码蛋白均为a螺旋,且均为亲水性蛋白。通过qRT-PCR检测7个基因在发育不同时期的种子以及根、茎、叶、管状花、舌状花中的表达模式,发现只有FAD2是种子中特异高表达的基因。FAD2在低油酸种子中表达量明显高于高油酸种子,从而积累更多亚油酸导致油酸含量低,证明了向日葵FAD2是控制油酸含量的重要基因。FAB2、fabZ、ACSL、KAR、FATB和fabF在高低油酸种子中表达模式均有差异,表明在油酸含量不同的种子中这些基因可能存在不同的表达调控机制。