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山药(Dioscorea opposita)块茎是衡量山药品质和产量的主要因素。山药是一种极具市场前景和产业开发潜力的经济作物,其产量和品质研究越来越受到国内外学者的关注。块茎内淀粉的积累与代谢是影响山药产量的重要因素,也是影响山药块茎品质的重要指标。本研究以毕克齐长山药为试验材料,测定块茎内淀粉含量、淀粉代谢相关酶活性及酶基因的表达,分析山药块茎内淀粉代谢规律,并为山药淀粉代谢提供起关键作用的候选基因。采用RACE技术克隆淀粉代谢相关酶β-淀粉酶基因BAM1的cDNA全长,并对其进行生物信息学分析,采用RT-PCR技术克隆BAM1基因的gDNA全长,以淀粉含量差异显著的毕克齐长山药和大和长芋山药为试验材料,采用qRT-PCR技术比较BAM1基因在不同品种山药块茎膨大过程中的表达差异。通过对β-淀粉酶基因BAM1的研究,分析山药块茎膨大过程中淀粉的降解过程,为探索山药的块茎膨大提供一定的理论依据。主要研究结论如下:(1)毕克齐长山药的淀粉含量呈先上升后下降的变化趋势,在135d达到最大值,淀粉含量占干重的87.44%。直链淀粉与支链淀粉的变化趋势与总淀粉含量变化趋势相似,在135d后,支链与直链淀粉含量的比值下降。(2)AMY、ADPGase、SSS和SPS均在淀粉代谢途径中起重要作用。ADPGase对淀粉和直链淀粉的合成起重要作用,SSS与支链淀粉呈极显著正相关,调控着支链淀粉的合成。Isoamylase3和SPS 1与淀粉含量呈极显著负相关,对淀粉的分解起重要的调控作用,Starch synthase 3和Isoamylase 3与支链淀粉含量呈显著或极显著负相关,对支链淀粉的合成起负调控作用。(3)在毕克齐长山药中克隆了β-淀粉酶基因BAM1的全长cDNA序列,该基因全长2863bp,含有完整的蛋白质编码区(CDS),长度为1629bp,5’非编码区长1148bp,3’非编码区长42bp。(4)克隆了山药BAM1的CDS序列,编码543个氨基酸,蛋白质的理论分子量为622.92 kD,等电点为5.60,预测其亚细胞定位到线粒体中,对山药与油棕等10种植物BAM1基因的氨基酸序列进行系统进化分析,表明山药与石刁柏的亲缘关系最近,与葡萄的亲缘关系最远;克隆了BAM1的gDNA全长序列,长度为3422 bp,与cDNA编码的序列比对结果表明该gDNA由6个外显子和5个内含子组成。(5)对BAM1的表达分析表明,BAM1在β-淀粉酶活性高的大和长芋山药中的基因表达量要显著高于β-淀粉酶活性较低的毕克齐长山药。且在大和长芋山药中β-淀粉酶活性与BAM1基因的表达量之间呈极显著正相关。BAM1基因在膨大时期相同的情况下,不同器官间存在特异性差异表达。