甘薯是世界上重要的粮食作物。大规模评价甘薯种质资源的遗传多样性,对明确甘薯种质资源间的遗传关系、有效利用这些种质资源对甘薯进行遗传改良是非常重要的。本研究使用30对多态性好的SSR引物,分析了617份甘薯种质资源的遗传多样性。这些甘薯种质资源包括中国的376个地方品种和162个育成品种以及来自其他11个国家的79个引进品种。根据群体结构分析,将这些甘薯种质资源分为3个群,即:群体1、群体2、群体3,它们分别含有228份、136份和253份种质资源。通过聚类分析和主成分分析(PCoA)也获得了一致的结果。在这3个群中,群体2显示出最高的遗传多样性水平,该群主要分布在低纬度地区。中国南方的甘薯种质资源具有最高的遗传多样性水平,这一结果支持甘薯最早由福建和广东传入中国的假说。分子方差分析(AMOVA)结果显示,不同群间存在显著的遗传分化,但是不同来源地和不同种质类型之间的遗传分化水平较低。这些结果为在甘薯育种中更好地利用这些种质资源提供了有价值的信息。
牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合酶(GGPS)在类胡萝卜素的生物合成中起着重要作用。在之前的研究中,我们从一个高类胡萝卜素含量的甘薯品系农大辐14中克隆得到IbGGPS基因, 但其在甘薯类胡萝卜素生物合成中的作用及其调控机制尚未研究。在本研究中,我们将IbGGPS基因导入甘薯品种栗子香中,发现该基因显著增加转基因甘薯块根中的β-胡萝卜素、β-隐黄质、玉米黄质和叶黄素含量。进一步研究表明,IbGGPS基因的过表达使糖酵解途径、MEP途径和类胡萝卜素途径相关基因的表达系统上调,从而增加了转基因植株的类胡萝卜素含量。这些结果表明,IbGGPS基因具有提高甘薯和其他植物类胡萝卜素含量的利用价值。