薯蓣皂素是广泛存在于薯蓣属植物中的次级代谢产物,具有防止病原菌侵害、抵抗外界不良环境的生物学功能,同时也是甾体激素类药物合成的重要原料,具有极高的经济和药用价值。菊叶薯蓣(Dioscorea Composita)是高皂苷含量,高淀粉含量及高产量的药用和非粮食能源植物。因此,以菊叶薯蓣为研究材料,探究薯蓣皂苷合成途径将具有重要的理论和应用价值。本论文根据已有的薯蓣皂苷元合成途径的相关研究和本实验室建立的菊叶薯蓣转录组数据,分别克隆获得四个关键酶基因CAS、SE、SQS和HMGR,以及参与次生代谢途径调节的WRKY转录因子家族,并对这些基因进行初步的分析,结果如下:(1)经生物信息学分析,菊叶薯蓣转录组中所获得的四个关键酶基因CAS、SE、SQS和HMGR序列具有完整的开放阅读框,且能编码完整的蛋白,具有相应的蛋白保守结构域。(2)以菊叶薯蓣组培苗为材料,提取总RNA并进行反转录,获得第一链cDNA,利用高保真酶KD成功克隆得到CAS、SE、SQS和HMGR四个基因全长,并且成功构建含有SE和SQS基因的超表达pCanG-myc重组载体,为后续转基因工作奠定基础。(3)利用RT-PCR技术对菊叶薯蓣根、茎和叶中四个基因的组织特异性进行分析,结果表明,HMGR基因在雄株叶、茎和根中的表达量均相对于CAS、SE、SQS基因的表达量高,而在叶中表达量最高;CAS、SE、SQS的在三个组织中的表达量相差无显著性差异。(4)从菊叶薯蓣转录组中分析获得21个具有完整WRKY蛋白保守结构域的基因序列,根据其保守结构域数量和分布特点,可分成四类,分别命名为GroupⅠ、GroupⅡ、GroupⅢ和Undefinded。(5)21个DcWRKY蛋白多为不稳定的碱性蛋白;其二级结构主要包括α螺旋、β折叠、延伸链和无规则卷曲。(6)通过在线软件预测,Dc WRKY蛋白的亚细胞定位多分布在细胞核、细胞质和线粒体中。(7)组织特异性表达分析结果表明,21个DcWRKY基因在不同组织中的表达量各不相同,其表达量也存在显著差异,其中Dc WRKY6、DcWRKY12和DcWRKY15的表达量均相对高于其他18个基因的表达量;DcWRKY3和Dc WRKY21在叶、茎和根中的表达量差异很小;DcWRKY5、DcWRKY11和DcWRKY17在茎中的表达量明显高于其在叶和根中的表达量;DcWRKY6和DcWRKY16在叶和茎中的表达量显著高于在根中的表达量。本论文通过克隆菊叶薯蓣甾体皂苷合成路径中的四个关键酶基因并进行初步分析,以及对可能参与调控薯蓣皂苷合成的WRKY转录因子进行生物信息学等相关分析,结果可为进一步研究菊叶薯蓣皂苷合成路径调控机制提供前期理论基础。