部分植物为了抵御各类生物和非生物胁迫,在幼叶发育过程中伴随着由红到绿的颜色变化,这一现象对植物适应性进化有重要意义。幼叶红色现象(简称幼红)主要与花青素的积累模式相关,但其背后的分子调控机制并不清楚。本研究以甘薯[Ipomoea batatas(L.)Lam.]为材料,基于SSR分子标记、转录组、生物信息学分析和qPCR等手段,以期揭示甘薯幼红现象的转录因子调控网络,为深入解析植物幼红现象提供分子层面的初步依据。为了选取合适的甘薯品种作为供试材料,本研究从海南省及周边地区收集甘薯种质,从中筛选出长势较好的64个甘薯品种,利用30对SSR引物对其DNA进行PCR扩增,并通过UPGMA聚类分析及遗传距离分析,以期阐明其亲缘关系。30对引物共扩增得到161个清晰条带,其中多态性条带为135个,多态条带百分率达83.9%,平均每对引物扩增5.37个等位基因,各引物的多态信息含量(PIC)为0～0.75,平均为0.44。聚类分析结果表明,64份甘薯种质材料间的遗传相似性系数为0.74～0.98,平均为0.78,在遗传相似性系数0.75处可分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三大类,95.31%甘薯种质材料归为第Ⅰ类,遗传相似性系数总体较高;大部分采自海南的未知甘薯种质材料与采自江苏的材料关系较远,来自同一地区的材料分散于各个分支,无明显的地域性。64份甘薯种质材料间的遗传距离为0.02～0.37,平均为0.22,遗传距离整体较近。以上结果表明,海南地区甘薯种质资源间的亲缘关系较近,遗传背景狭窄,可能是海南地区高温高湿、高光照等气候条件自然选择的结果。海南地区可适当引进亲缘关系较远的优质甘薯品种,促进种质创新,丰富海南甘薯的遗传资源。川山紫具有典型的幼红现象,本研究将其作为代表品种,同时选取徐紫菜8和宁紫薯1作为参照品种,进行叶片转录组测序。测序组装得到50554个Unigene,平均长度为931nt,组装质量较好,可用于后续分析。基于Nr、Swiss-Prot、KOG和KEGG数据库注释分析,挖掘出一批与类黄酮代谢相关的候选结构基因。通过四大数据库注释得到的蛋白序列与TF数据库进行比对,共获得1446个转录因子,分布于56个家族。川山紫相邻发育期叶片间的基因差异表达分析表明,下调表达的基因数目多于上调基因。差异基因富集分析显示,差异基因大部分富集到各类代谢、核糖体、剪接、激素信号转导、植物-病原体互作等生物过程。本研究基于上述挖掘得到的转录因子,对62个R2R3-MYB、112个bHLH和2个WDR构建系统发育树,对其功能进行了初步解析。结果表明,甘薯叶中的MYB和bHLH参与了代谢调控、发育、抗逆等多个过程。其中Unigene0023598(MYB-A598)、Unigene0031237(MYB-A237)和 Unigene0031238 可能参与花青素结构基因的转录激活调控;Unigene0001224(MYB-R224)、Unigene0021216(MYB-R216)、Unigene0003 763(MYB-R 763)、Unigene0009722(MYB-R722)、Unigene000 1816(R3MYB-816)和Unigene0018082 082)为抑制型MYB转录因子的候选基因;Unigene0041364(bHLH2-364)和 Unigene0025722(WDR1-722)可能与 MYB 形成MBW复合物对花青素代谢进行调控。川山紫幼红现象是由花青素和叶绿素的交替积累引起,表达模式和相关性分析表明,其背后的分子机制可能在于MYB、bHLH和WDR转录因子构成的反馈调控网络。花青素相关结构基因、bHLH2-364、激活型MYB以及除MYB-R763以外的抑制型MYB的表达模式基本一致,主要在绿色叶片中表达。表明激活型MYB可能对结构基因、bHLH2-364和部分抑制型MYB有正向调控作用。而MYB-R763表达模式较为独特,主要在绿色叶片中表达,与激活型MYB和结构基因的表达模式呈负相关。从以上结果可以推测,川山紫中存在两种反馈调节模式:一是激活型MYB、bHLH和WDR组成的MBW复合物激活抑制型MYB的表达,从而反馈干扰激活调控,防止花青素过度积累;二是发育信号引导下,激活型MYB与抑制型MYB在叶片发育过程中此消彼长的表达模式,在叶片发育后期形成抑制型MBW复合物,主动抑制花青素结构基因的表达。基于以上两种调控模式,在一定程度上解释了植物界中幼红现象背后的分子机制。