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大薯(Dioscorea alata Linn.)为薯蓣科薯蓣属藤本植物,是一种药、食、饲兼用的高产高效经济作物；其产量潜力和淀粉含量高,成为能源植物的新选择。由于大薯很少开花或根本不开花、结实率和种子萌发率低、休眠时间长和无性繁殖等生物学特性原因,造成种质资源的退化,产量降低,开展大薯亲缘关系和进行遗传育种的研究报道很少,亟需清楚大薯种质的遗传背景并开展相关育种技术的研究。本研究应用AFLP分子标记方法对收集于6省不同地区的111份大薯材料进行遗传多样性分析,并选择遗传背景不同的3份种质(Da-56、Da-87、Da-137)的带节茎段为外植体,离体诱导类原球茎并建立大薯类原球茎的再生体系,采用根癌农杆菌侵染法构建遗传转化体系,并进行天山雪莲△9硬脂酰-ACP脱饱和酶基因(sik SAD)的遗传转化。主要研究结果如下：1、利用AFLP分子标记方法分析了111份大薯材料的遗传多样性。筛选到的8个AFLP引物组合扩增到1291个位点,其中1286个是多态性位点,占99.61%。利用多态性信息含量(PIC)、标记指数(MI)和解析强度(RP)分析不同引物组合的标记效率。获得引物的PIC平均值为0.22,MI平均值为35.67,RP平均值为50.50,表明引物扩增位点的高多态性和对大薯种质资源具有强辨别能力,其中引物E-AAC/CAG-M(PIC0.24.、MI38.56、RP56.32)具有较高的标记效率。111份大薯材料之间的遗传相似系数(GS)在0.30～0.82之间,平均为0.58,表明大薯种质资源的遗传相似性较低。采用UPGMA和PCOA对大薯种质进行聚类分析,在遗传相似系数在0.54时,111份材料划分为4个类群和3个单独的分支,不同地区来源的大薯材料在聚类图中没有明显界限。以此为基础,选择不同遗传背景的Da-56、Da-87和Da-137为后续试验材料。2、建立了不同种质类原球茎(PLBs)的再生体系。采用正交试验以无菌苗的带节茎段为外植体离体诱导类原球茎并建立大薯类原球茎的再生体系,诱导类原球茎的最适培养基为MS(含3×Ca2+)+1mg/L6-BA+0.2mg/L NAA+0.1%PVP+3%蔗糖,Da.56.Da-87和Da-137类原球茎诱导率最高分别为91.67%、93.33%和90%；类原球茎增殖最适培养基为MS+4mg/L6-BA+80mg／L Ad+0.1％PVP+3%蔗糖,3份种质的增殖系数分别为2.67、2.83、2.52；类原球茎生根最适培养基：1/2MS+0.1mg/L NAA+0.1%PVP+3%蔗糖；3份大薯种质间的类原球茎诱导率、增殖系数和生根率差异不显著。经该途径诱导得到的生根类原球茎植株进行炼苗,炼苗基质珍珠岩：蛭石=2：1,移栽成活率可达到100%。3、确证了大薯繁殖体(类原球茎)的命名及起源。通过石蜡切片技术进行类原球茎的组织解剖学观察,结果表明大薯类原球茎由表皮、分生组织和大量薄壁组织组成,是产生不定芽与不定根的胚性聚合体,符合类原球茎的描述。其不定芽来源于最外层薄壁细胞脱分化形成的芽原基,属于外起源的器官发生类型。不定芽发生过程涉及到分生组织内部细胞的程序性死亡,在这个过程中芽原基生长点与其周围包裹的鳞片叶分离,而后鳞片叶逐渐脱落或者分开。类原球茎内胚性细胞团分化出维管组织使不定芽与不定根与之相连,从而构成一个完整的个体,具有较强的分化再生能力。4、建立了根癌农杆菌侵染大薯类原球茎的转化体系。以携带gus报告基因的pCAMBIA1301为载体,采用正交设计实验研究不同的转化参数对类原球茎gus瞬时表达率的影响。结果显示,将类原球茎在OD600为0.6农杆菌菌液中侵染30miN,然后转到含AS200μmol/L的类原球茎诱导培养基上共培养3天,瞬时表达率高达51.25%。5、验证了大薯类原球茎的遗传转化体系。采用已优化的转化体系通过农杆菌GV3101介导将sik SAD转入大薯Da-87的类原球茎中,通过170mg/L卡那霉素(Kan)的筛选,获得256株抗性植株。对长势较快的50株进行PCR检测,获得10株转基因阳性植株；挑取4株进行RT-PCR和QRT-PCR检测,sik SAD基因在4株转基因株系叶片中均有表达,但各株系之间存在差异,其中DaT09植株表现出最高的目的基因表达效率。