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青稞（裸大麦）作为藏区人民的第一大粮食作物，不仅是藏区粮食安全和人民健康的重要保障，同时也是内涵丰富和极具特色的藏民族文化的承载体。青稞是β-葡聚糖含量最高的禾谷类作物，因β-葡聚糖具有突出的降血脂、调剂血糖、清肠排毒和提高免疫力及防癌等生理功效，因而青稞已受到世界各地越来越多人的青睐。为了更好地满足市场的需求和竞争与更有效的开发和利用青稞资源，青稞已不只局限于糌粑、青稞酒和牲畜饲料等传统的利用方式，进而向各种食品及保健品等深加工利用转化。淀粉是青稞籽粒的主要组成成分，对青稞的加工和利用具有重要作用。淀粉中直链淀粉含量是决定淀粉物化和功能特性的关键因素，其合成主要由Waxy基因控制。本课题组对300多份来自青藏高原的的青稞材料的直链淀粉含量进行了测定，发现青稞材料的直链淀粉含量变异很大，但目前对青稞Waxy基因的系统研究还未见报道，研究青稞Waxy基因，明确青稞材料的直链淀粉含量差异大的分子机制具有重要意义。 本研究在前期研究基础上选取了34份不同直链淀粉含量的青稞材料，克隆了Waxy基因全长序列，分析了籽粒发育不同时期mRNA和GBSSI蛋白的表达情况，测定了淀粉特性，揭示了Waxy基因变异对淀粉特性的影响机制，同时开发了关键SNP位点高效分子标记。主要研究结果如下: 1.青稞Waxy基因存在丰富的多态性。在所获得的34条青稞Waxy基因DNA序列中共检测到了116个多态位点（39个新位点），其中包含了4个SSR、18个InDel和9个SNP位点。根据DNA序列多态位点的分布，可将34份青稞材料划分为WaxyⅠ和WaxyⅡ两个DNA类群。WaxyⅠ和WaxyⅡ DNA类群又进一步被分为HPⅠ-1～Ⅰ-6和HPⅡ-1～Ⅱ-5共11个单倍型。其中HPⅠ-4和HPⅡ-4为青稞群体中最具代表性的两个单倍型，分别含有为13份和6份材料。HPⅠ-4（WaxyⅠ）与HPⅡ-4（WaxyⅡ）序列最大差异在于HPⅠ-4的内含子1和外显子2中分别有一个约190bp和15bp的插入。此外，HPⅠ-3(Z1979)的5UTR中有一段403bp的缺失。DNA多态位点主要分布于非编码区，编码区中仅含有33个多态位点，并且大多数为同义突变，氨基酸突变主要分布于GBSSI转运肽区域，只有三个单倍型（三份青稞材料）在成熟蛋白区检测到了突变:HPⅠ-5(Z1191)外显子5中C2453→T，从而使多肽链中189thGln突变为终止子;HPⅡ-2(Z999)外显子10中G3935→T导致513th Gly→Trp; HPⅠ-6(Z1337)外显子7中C3077→T，C3078→T，T3118→C导致316th Pro和330thCys分别突变为Leu和Arg。 2.青稞籽粒中Waxy基因表达存在显著差异。Waxy基因在开花后第8天左右开始转录，在第13天～第18天左右mRNA转录水平达到最高，随后转录水平逐渐下降;GBSSI蛋白在第8天左右微弱表达，第13天左右表达达到最高随后含量无明显变化。不同青稞材料之间mRNA转录水平差异较大。代表单倍型HPⅠ-4(WaxyⅠ)的mRNA转录水平显著高于HPⅡ-4（WaxyⅡ），可能与HPⅠ-4中190bp+15bp的插入有关。HPⅠ-3(Z1979)的5UTR中403bp缺失导致mRNA转录水平和GBSSI蛋白表达水平偏低。HPⅠ-5(Z1191)的mRNA转录水平最低且几乎检测不到GBSSI蛋白，其原因可能是C2453→T导致延伸多肽链中形成的终止子抑制了GBSSI蛋白合成。成熟蛋白区一个氨基酸突变的HPⅡ-2(Z999)的mRNA和GBSSI表达水平均较高。成熟蛋白区三个氨基酸突变的HPⅠ-6(Z1337)的mRNA和GBSSI蛋白表达水平没有明显变化。 3.青稞材料的淀粉特性具有很大差异。代表单倍型HPⅠ-4（WaxyⅠ）的直链淀粉含量显著高于HPⅡ-4（WaxyⅡ），且膨胀势和大部分糊化特性参数也存在显著差异。HPⅠ-3(Z1979)因为mRNA转录水平和GBSSI蛋白表达水平极低从而直链淀粉含量仅为6.3％; HPⅠ-5(Z1191)因为GBSSI蛋白缺失从而不能合成直链淀粉;HPⅡ-2(Z999)可能是由于G3935→T从而导致GBSSI失活进而不能合成直链淀粉;HPⅠ-6(Z1337)直链淀粉含量没有明显变化，但崩解值最低且到达峰值时间极长。糯青稞材料（Z1979、Z1191和Z999）均表现出低糊化温度、高峰值粘度、高崩解值和高膨胀势等特性。 4.针对青稞Waxy基因关键SNP位点G3935→T开发了一PCR-CTPP标记，该标记比已有的CAPS分子标记更经济高效，同时利用该标记检测该位点突变的后代群体，证明了G3935→T是造成一种无直链淀粉糯大麦形成的原因。 结果表明，青稞Waxy基因序列存在丰富的变异;供试青稞材料中存在多种不同活性的Waxy等位基因，控制不同含量的直链淀粉合成，是形成多种不同青稞淀粉特性的主要原因;青稞Waxy基因主要通过三种分子机制控制直链淀粉合成从而形成不同的淀粉特性:(1) Waxy基因中大片段插入或缺失（5UTR区403bp的缺失、内含子1中约190bp的插入）造成该基因的mRNA转录水平显著提高或降低，从而形成不同的直链淀粉含量和淀粉特性;(2) Waxy基因中外显子关键SNP位点突变（外显子5中C2453→T和外显子10中G3935→T）分别通过抑制GBSSI蛋白合成或活性阻止直链淀粉合成。(3) Waxy基因外显子SNP位点突变(外显子7中C3077→T，C3078→T，T3118→C)不影响Waxy基因表达，但可能通过改变支链淀粉结构影响淀粉特性。本研究可为改良青稞淀粉品质育种和加工提供理论指导、材料基础和高效的分子标记技术。