甘薯[IPomoeabatatas(L.)Lam]是旋花科双子叶植物,是我国重要的食用、制药和生物能源作物。在我国已有400多年的甘薯种植历史,面积占世界总种植面积的50%,产量达近亿吨占全球总产量的80%以上。因甘薯栽培品种是6倍体(2n = 6x = 90),复杂的遗传背景导致甘薯基因组工作进展较缓,其基因组测序于2017年刚完成。甘薯块根的颜色主要有白色、紫色、黄色和橙色等。近几年来紫心甘薯,又名紫薯,因含有丰富的花青素而成为当前功能性食品开发的热点之一。花青素是一类广泛存在于植物中的黄酮类化合物,具有抵抗生物及非生物胁迫以及调控植物生长发育等功能。花青素作为一种天然的抗氧化营养型食用色素,具有极高的营养和保健功能,受到大家的广泛青睐。花青素在植物抵御胁迫或非生物胁迫以及生长发育中起着重要的调控作用。近年来,也陆续在甘薯中挖掘了一些抗逆基因和花青素合成相关基因。MicroRNA(miRNA)是真核生物中长度为19-24 nt的非编码小RNA。miRNA-靶基因介导的表达调控在转录后水平对植物的生长发育、初级次级代谢和生物或非生物胁迫响应等多种生理生化过程起重要作用。已有研究表明miRNA是介导植物花青素生物合成的一类重要的调节因子,但是尚未见有关miRNA调控甘薯花青素合成和逆境胁迫响应方面的研究。本研究以白心甘薯“徐薯18号”和紫心甘薯“徐紫薯3号”的块根为材料,构建了转录组、小RNA和降解组文库并通过深度测序来挖掘甘薯中花青素合成和抗逆相关的miRNA及其靶基因,并利用qRT-PCR对测序获得的数据进行验证;然后运用生物信息学工具对在花青素合成和逆境胁迫响应中起重要作用的MYB转录因子家族进行全基因组鉴定和分析,明确MYB在逆境胁迫中的调控作用;最后对IbMYB4-like进行克隆和分析,为进一步研究该基因的功能奠定了基础。本试验结果如下:1)通过转录组测序共获得45.4Gb数据,拼接得到111,017条Unigenes,以此作为参考序列进行后续试验;2)小RNA测序共鉴定出191个已知miRNA和33个新miRNA,其中有121个miRNA差异表达。在紫薯中,47个miRNA上调表达和74个miRNA下调表达。降解组测序检测到180个靶基因。利用qRT-PCR对部分候选miRNA及其靶基因的表达量进行了验证;3)关联分析材料的花青素表型、小RNA、降解组和转录组测序结果以及GO功能注释、KEGG代谢通路并参考甘薯近缘二倍体野生种和六倍体栽培种的基因组信息发现:26个miRNA及它们的36个靶基因与块根花青素积累相关联,27个miRNA及他们的38个靶基因与逆境胁迫有关;4)在三裂叶薯的全基因组中共鉴定出不均匀分布于15条染色体的160个ltbMYB基因,系统进化分析显示160个ItbMYB聚为18个亚家族,且同一亚家族的ItbMYB转录因子的motif类型和数目相似,但所含外显子和内含子的数目不同:5)根据拟南芥R2R3-MYB转录因子的分类标准,进一步将甘薯R2R3-MYB类分为30个亚类。qRT-PCR检测了其中10个R2R3-MYB基因在干旱和盐胁迫下的表达水平,发现3个ItbMYB基因受干旱胁迫诱导、2个受干旱胁迫抑制和5个受盐胁迫诱导的Itb MYB基因;6)克隆了lbMYB4-lik 基因的CDS全长,其长为1000 bp,开放阅读框为771bp,编码256个氦基酸。IbMYB4-like氨基酸序列中含有2个保守的结构域,是典型的R2R3-MYB基因。在系统进化树中与单子叶植物R2R3-MYB基因归为一类,与牵牛花的亲缘关系最近。通过软件分析,IbAYB4-like的蛋白质分子式为C2852H4751N955O1177S198,分子量为77599.67kDa,等电点为5.00,含有多个磷酸化位点,是一个亲水性蛋白,在空间上形成螺旋-转角-螺旋构型,主要定位于细胞核中,为今后进一步研究其功能提供了基础。综上所述,本研究鉴定和分析了参与甘薯中花青素合成和抗逆相关的miRNA及其靶基因。该结果将为培养高花青素含量、耐逆性的甘薯新品种提供基因资源,也为解析甘薯花青素生物合成和抗逆机制提供研究基础。