基于转录组学和蛋白组学的木薯新种质创建的基础研究

木薯已成为广西生物质能源开发中最重要的作物，但单产低和鲜薯淀粉含量低制约了广西木薯产业的发展。目前国内外对于控制木薯产量和淀粉含量性状的分子遗传学研究仍非常缺乏。本项目拟通过分析低产与高产及高粉与低粉两对重要生物学性状在生理学、基因转录组学和蛋白组学上的相关性，试图发现控制木薯高产及高粉形成的关键代谢途径和关键基因，为今后木薯高产优质分子育种提供理论依据和基因资源。

高淀粉含量木薯品系辐选01是低淀粉含量品种华南124的辐照突变体。以这对品种（品系）为研究材料，对正常栽培条件下木薯块根膨大期的叶、茎、块根的转录组和蛋白组以及生理学特性进行综合分析，获得以下结果：.1.转录组学：采用Solexa测序，获得块根膨大期的华南124块根组织2.73G，茎组织4.60G和叶组织 4.61G的转录组数据以及辐选01块根组织2.76G，茎组织3.58G和叶组织 3.83G的转录组数据。全部数据聚类后得到12995个UniGene簇。所注释的unigene参与2134个代谢通路，其中有31个代谢通路与淀粉合成代谢相关。通过代谢途径重构，鉴定出木薯中12个与淀粉和蔗糖代谢相关的酶。有903个基因在辐选01和华南124中呈差异表达，其中有42个与淀粉和糖类合成代谢相关。.2. 差异蛋白质组学：用二维电泳凝胶（2DE）对华南124和辐选01进行蛋白质平行分析。在块根形成期的块根组织中，辐选01和华南124二者有63个差异点；在叶片组织中，二者有6个差异点；在茎组织中，二者有32个差异点。用质谱法共鉴定出59种差异表达蛋白。在块根膨大期的块根组织中，辐选01和华南124二者有差异蛋白点86个；在叶片组织中，二者有差异蛋白点22个；在茎组织中，二者有差异点蛋白24个。用质谱法共鉴定出65种差异表达蛋白。.3. 生理学指标：在块根形成之后，辐选01根中的蔗糖含量比华南124的显著降低，而辐选01根中的蔗糖合成酶的活性则比华南124高。.4. 转录组-蛋白组-生理组关联分析：块根形成之后辐选01根中的蔗糖含量显著低于华南124，这与根中蔗糖合成酶较高的活性相吻合。同时，负责将蔗糖转化为呋喃果糖和alpha-6-磷酸葡萄糖的呋喃果糖苷酶在辐选01根中的表达量要明显低于华南124，暗示根中蔗糖合成酶的活性较高及蔗糖在根中的分解速度较慢可能是导致辐选01块根淀粉高积累的原因之一。块根形成之后，辐选01块根的淀粉分支酶活性显著高于华南124，表明辐选01在将蔗糖转化为淀粉上效率更高。由于从转录组和差异蛋白组数据中并没有看到辐选01块根淀粉分支酶过量表达的迹象，推测辐选01块根淀粉分支酶的单位酶活高于华南124。.