甘蔗属于禾本科甘蔗属,不仅是一种重要的糖料作物,还是一种潜在的能源作物。虽然甘蔗属全基因组测序目前还未完成,但在分子标记的辅助下甘蔗商业种的遗传多样性和亲缘关系有了充分的了解。构建核心分子标记体系有助于简化甘蔗属遗传多样性评估标记的选择过程,对中国和美国两地的栽培种的遗传多样性评估以及与原种间的亲缘关系分析,为今后甘蔗商业品种改良提供科学依据。此外,对于甘蔗茎中薄壁细胞和厚壁细胞两种不同细胞系的转录组水平分析还未有研究报道,本研究探索了一种新的显微捕获技术,并对甘蔗蔗糖代谢过程的差异表达基因进行分析,为甘蔗中不同的细胞系调控和功能差异的研究奠定基础。主要研究结果如下:本研究汇总了历年研究中的成功扩增的6,149对SSR引物,并筛选出20对均匀匹配与高粱10条染色体的多态性好的SSR引物,构建了一套适合于评估栽培种之间以及与原种间的遗传多样性的核心引物体系。该核心SSR分子标记具有以下特点:数量少且均匀分布在基因组、多态性稳定且多态性条带清晰、多态性条带在9条以上。使用核心SSR标记评估美国栽培种和中国栽培种间的遗传多样性,发现两者具有70.6%的相似性。在三个原种中,栽培种的遗传基础与热带种相似度最高,其次是大茎野生种,最后是割手密。进一步对热带种、大茎野生种和割手密的不同时期茎节的8个主要酶(SuSy、UGP、CeS、UGD、SPP、SPS、CaS、IN)RNA-Seq 表达谱分析表明,总体上,SuSy表达量是最高,其次是CeS,是其他几个酶的3-10倍,CaS表达量最低。在热带种的3种不同时期茎中,未成熟茎中SuSy、UGP、CeS和UGD的表达量低于嫩茎和成熟茎,推测这种现象是由于未成熟茎中发生蔗糖积累。在不依靠激光显微捕获技术和冷冻切片技术的情况下,对薄壁细胞系采用显微镜下新鲜茎的纵向切片中取样和Trizol法提取RNA相结合的方法,对厚壁细胞系采用新鲜茎的纵向切片浸于RNAlater中后于显微镜下取样和PicoPureTM RNA Isolation Kit提取RNA相结合的方法,获得了茎组织中两种不同类型细胞系的高质量总RNA,并对其进行转录组测序。进一步分析在蔗糖积累期间的差异表达基因,SuSy和IN相对表达量最高,其次是CeS,是其他几个酶的相对最高表达量3倍以上,SPP表达量最低。厚壁细胞中的SuSy、UGD、SPP、CaS、IN、CeS的表达量是薄壁细胞中的2倍左右,而UGP和SPS在薄壁细胞中的表达和厚壁细胞中的表达差异不明显。本结果有助于今后甘蔗茎中两种不同的细胞系调控和功能差异的研究。