向日葵(Helianthus annuus)是菊科(Compositae)向日葵属一年生草本植物,具有较高的经济价值和食用价值,也是我国重要的油料作物之一。向日葵遗传资源丰富,种类繁多,通过人工培育,在不同生境上形成许多品种,主要有食用型、油用型和中间型三种类型。向日葵黑茎病菌(Leptosphaeria lindquistii)是向日葵的一种检疫性真菌病害。据报道,此病害在我国新疆等局部地区时有发生。近年来,国内外对黑茎病菌的形态鉴定、病症分析及特异分子检测研究较多,也有零星的向日葵黑茎病抗性育种的分子机制研究报道。本研究以食用和油用型向日葵种子各20种为材料(24种来自美国,为天津出入境检验检疫局赠送,16种购自国内)。分别测定并比较分析了两类型向日葵在籽实和籽仁的大小、籽仁蛋白质含量、油脂含量、脂肪酸组成和相对含量、以及碳水化合物含量;提取40种向日葵植株基因组DNA,用ITS通用引物ITS1/ITS4对其内转录间隔区进行了PCR扩增以及扩增产物双向测序,运用Clustalx 1.81和BioEdit 7.0.9软件参照GenBank中已登陆的向日葵ITS区序列进行序列比对并结合MEGA 5.10软件构建进化树,用DNASP 5.0和Network软件进行多样性分析;以对黑茎病高抗(MT792G)和易感(康地KWS303)的向日葵作为植物材料,以我们分离并经ITS分子鉴定了的黑茎病分离物BXC1为病原菌,对抗、感向日葵品种进行接菌,接菌10天后当病症明显时,运用荧光定量PCR技术,检测所选的16个基因在抗、感向日葵病症茎组织之间的基因表达差异。结果如下:1.形态和主要成分分析结果表明:食用型向日葵籽实和籽仁(长/短径籽实:1.75±0.21/0.79±0.08cm;籽仁:1.18±0.06/0.54±0.05cm)较油用型大(长/短径籽实:1.04±0.10/0.52±0.06cm;籽仁:0.88±0.07/0.45±0.04cm);前者种皮多为灰底白纹,而后者种皮多为黑色,籽实饱满充实;食用向日葵籽仁蛋白平均含量(19%)高于油用向日葵籽仁(15%);食用和油用向日葵籽仁含油量范围分别为30.03%~42.37%和30.00%~47.24%;向日葵籽油的主要成分为棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸,其中油酸和亚油酸的相对含量较高,共约占90%;70%食用向日葵籽亚油酸含量丰富,达到60%以上,58%油用向日葵籽中油酸含量较高,达到80%以上;籽仁总糖、还原糖和非还原糖含量在食用和油用向日葵之间均无显著差异。食用和油用型向日葵籽一些主要成分(如蛋白含量、油脂成分)差异,可作为向日葵新品种选育目标。食用和油用型向日葵的划分主要还是依据于其种皮形态、籽粒大小以及嗑食方便性。2.ITS序列分析及聚类结果表明:向日葵ITS序列的长度为650bp,其中ITS1长267bp,5.8S长159bp,ITS2长224bp,ITS序列中存在9个碱基变异位点;GC含量达52.4%,具有3个单倍型,单倍型多样性(Hd)为0.532。向日葵ITS序列的单倍型和系统进化分析结果一致,并首次表明食用和油用型向日葵基本分属两类,且食用型很有可能是从油用型向日葵演变而来。这一新颖结果为向日葵品种间亲缘关系研究奠定了基础。3.基因表达定量PCR分析结果表明:PP2A、MnSOD1、HDZTF、BCCP、ELT和PDE共6个基因在感性植株对照中的基因表达量均高于抗性对照植株;但当接菌后,感性植株的基因表达量显著下调,而在抗性植株的基因表达量却显著上调表达,表明这些基因的上调可能与其抗性有关;TST、CPC、CAT、CuZnSOD1、CuZnSOD2、MYBR和MYBF共7个基因在抗性对照植株中的基因表达量高于其相应感性对照植株,接菌后,这些基因表现出在感性品种中上调表达,而在抗性品种中下调表达,说明这些基因可能为易感基因;PAL2、POD及WRKY 3个基因在感性对照植株中的表达量均高于抗性对照植株,接菌10天后,在抗性和感性品种中均发生了下调;说明这些基因可能是向日葵对黑茎病菌的一般性的响应基因。