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锌元素对人类健康至关重要,锌营养摄取不足已经成为全球关注的焦点,世界20%以上人口,我国40%以上人口锌摄入量不足,并导致了诸多健康问题。马铃薯（Solanum tuberosum L.）作为世界第四大粮食作物,是全球2/3人口的主食,被认为是锌生物强化策略的重要目标作物。通过提高马铃薯块茎锌含量来增加锌营养的摄取量,对缓解人类锌摄入不足、改善健康状况具有重要价值。因此,本研究开展了施锌对马铃薯生长发育的研究,并通过对缺锌和正常锌处理马铃薯根、茎、叶和块茎进行转录组分析,筛选与锌吸收转运相关的候选基因;同时,对筛选的候选基因进行基因家族分析,在此基础上,对锌转运关键基因进行功能验证研究,旨在明确马铃薯锌效应的生理和分子机制,为马铃薯锌生物强化提供理论依据和技术支撑。主要研究结果如下:1.确定在出苗后40 d和浓度7.0 mmol·L-1为马铃薯叶面喷施硫酸锌最佳时间和最适浓度。在此处理条件下,马铃薯叶片叶绿素SPAD值、叶片光合参数Pn、Gs和Tr均明显升高和叶绿素荧光参数Fv’/Fm’、Fv/Fo、ΦPSⅡ、q P等显著升高。缺锌和锌过量处理,造成叶片组织结构及细胞显微和亚显微结构变化,降低了叶绿素SPAD值,导致了PSII潜在活性和PSⅡ天线转换效率下降;降低了电子在PSⅡ和PSⅠ的传递量和传递活性;不利于耗散过多的光能和进行自我保护,甚至导致光合系统遭受破坏,造成光合效率下降,最终影响了马铃薯产量。2.通过对正常锌浓度处理和缺锌处理下的马铃薯‘粤引85-38’不同部位（根、茎、叶、块茎）的差异基因进行RNA-seq分析。结果表明,共计获得899个差异表达基因,将筛选得到的差异表达基因进行GO功能注释,共有686个差异表达基因被注释,占总差异表达基因的76.3%。对各个部位差异基因KEGG pathway富集,结果显示,在缺锌条件下,叶片中有9个参与光合作用相关途径差异表达基因显著下调,此外,2个PPR家族基因显著下调表达,说明缺锌影响了叶片光合作用。对锌转运相关基因进行分析,发现缺锌条件下,在12个ZIP转运蛋白基因中,有5个基因在根、茎、叶、块茎四个部位表达水平均上调,推测这5个基因与锌在马铃薯中的吸收和转运有关。3.通过马铃薯ZIP家族基因生物信息学分析,鉴定出12个马铃薯ZIP基因,分别位于5条染色体上。StZIP家族成员的蛋白质长度为220-407个氨基酸,有6-9个跨膜区域,其中大多数有8个跨膜区域。跨膜结构域TMDV、TMDVI、TMDVII和TMDIX比其它结构域更为保守。在所有StZIPs的TMDIII和TMDIV之间,有一个可变区,StZIP11在可变区中缺乏His残基,而StZIP12在可变区中His的数量最多,这可能意味着它具有很强的金属离子结合能力。缺锌条件下诱导了一些StZIPs,在叶片和块茎中诱导了StZIP1,在L14148-5和闽薯1号两个品种（系）的块茎中都诱导了StZIP2-StZIP4、StZIP7和StZIP8。此外,一些StZIPs基因的表达呈现品种差异。缺锌条件下在高、低锌品种马铃薯块茎中发现了四个差异表达基因StZIP6、StZIP9、StZIP11和StZIP12,这四个基因在L14148-5中表达量增加,而在闽薯1号中表达量减少,暗示四个差异表达基因可能在马铃薯块茎锌的吸收和积累中具有潜在的作用。块茎中StZIP11和StZIP12的表达水平是StZIP6和StZIP9的5倍以上,推测StZIP11和StZIP12在马铃薯块茎锌富集中的作用可能更为显著。4.克隆并分离了马铃薯StZIP12基因,该基因全长为1820 bp,包含5’UTR为245bp,3’UTR为351 bp,编码区（ORF）为1224 bp。StZIP12基因编码一个包含407个氨基酸的蛋白,其亚细胞定位在细胞膜上,能够恢复锌吸收障碍酵母突变体ZHY3（zrt1zrt2）的锌吸收功能。通过转基因手段,获得了StZIP12过表达植株7株,最高表达量是野生型的136.3倍。在正常锌浓度条件下,过表达StZIP12影响了植株地上部的生物量,块茎锌含量基本不受影响;在缺锌条件下,过表达StZIP12提升了植株地上部的生物量和块茎锌含量,表明StZIP12在锌的吸收和富集过程中起着重要的调节功能。综上所述,叶面施锌可通过提高叶片光合作用增加马铃薯产量。对缺锌处理后马铃薯不同部位的差异基因进行了RNA-seq分析,筛选到ZIP家族基因,并进行了生物信息学分析。其中,StZIP12的表达水平最高,且在根、茎、块茎、叶四个部位表达均上调。通过转基因验证,StZIP12能够恢复锌吸收障碍酵母突变体ZHY3（zrt1zrt2）的锌吸收功能;在缺锌条件下,过表达StZIP12提升了马铃薯植株地上部的生物量和块茎锌含量,证明StZIP12在马铃薯锌的富集过程中起着重要调节作用。本研究从理论上丰富了马铃薯富锌机制,也为马铃薯块茎锌生物强化,解决人类锌营养不足问题提供了理论依据和技术支撑。