芍药（Paeonia lactiflora）是我国传统名花,也是国际市场的新切花,我国有丰富的观赏芍药品种,但资源信息并不完全清楚,主要原因是目前品种鉴定大多依赖品种名称和形态;此外,对品种资源的研究评价不足,不能很好地支持现有品种资源的充分利用。本研究在课题组前期工作基础上,对中国观赏芍药4个主栽区的品种信息进行采集;筛选高多态性SSR引物,构建品种的分子身份证;建立中国观赏芍药品种数据库及其信息检索系统。在此基础上,研究观赏芍药品种的表型多样性,并利用引物扩增信息,研究遗传多样性、群体结构和核心种质。从开发生产角度,选择与切花品种密切相关的茎直立性特征为对象,系统研究不同直立度品种的形态特征、茎秆强度、细胞壁物质含量、解剖特征和激素含量;并进行转录组测序,研究纤维素合成相关底物及关键酶活性、纤维素结构和排列、生长素合成前体物质和生长素含量的差异,探索导致芍药品种直立性不同的机制,服务于切花品种培育和栽培。主要研究结果如下:1在课题组工作基础上,实地调查补充山东（菏泽）、河南（洛阳）、江苏（扬州）和甘肃（临洮）的163个栽培品种,记录其44个表型性状和图像信息。修订并补充课题组前期初步建立的品种信息库信息,完成我国目前栽培的420个观赏芍药品种的形态和图像信息;采用基于Java Web框架的Spring Boot技术,建立了含420个品种表型信息、图像信息和分子身份证信息的中国观赏芍药品种数据库及其信息管理系统,实现了观赏芍药品种图文信息的便捷查询与管理。2随机筛选960对EST-SSR设计引物,并进行引物特异性和多态性评估,结果显示,89.06%的引物得到成功扩增,55.83%的引物具有多态性。使用其中多态性最丰富的46对引物在芍药组7个野生种和24个芍药栽培品种中进行扩增,平均PIC值为0.77;其中,22个SSR的无效等位基因频率小于0.08或不存在,只有4个SSR位点的无效等位基因频率介于0.20~0.40;主坐标分析（PCo A）和聚类分析显示,这46对高多态性SSR引物可以区分31个种质,且结果与形态学分类基本一致。在此基础上,利用开发出的EST-SSR引物,对收集到的393个品种和7个野生种进行区分。其中,单对引物的品种区分率大于2%的有25对,组合其中3对引物（T852+S024+S025）可区分221个芍药种质,增加3对引物（TA564+TA704+T125）可区分87.34%的芍药种质,使用10对引物可区分所有参试种质。以此10对引物的扩增信息构建了芍药品种分子身份证代码,并生成二维码。3观赏芍药品种表型多样性分析表明,24个质量性状的多样性指数为0.29~1.90,7个数量性状的多样性指数为1.90~2.08,表明芍药品种多数性状的多样性丰富。目前栽培品种整体存在直立品种数量少、花香不明显、有侧蕾、花期集中等问题。各地栽培品种在花高上的变异系数差异较大,其中临洮栽培品种花高变异系数相对较小,同时,临洮和菏泽品种在茎粗、蕾径和花径上有一定的切花优势。通过性状筛选,明确目前栽培品种中基本符合一级切花中外形要求的仅7个,显示现有栽培品种优质切花数量少,后续切花育种时,应考虑引入其它优秀品种作为亲本材料之一。基于主成分分析,认为与花瓣特征相关的因子对芍药表型差异的影响较大。聚类结果与雄蕊瓣化程度和花高等花部性状关系较为密切,茎直立性和茎长等茎部性状也呈现一定的聚集特征,但与栽培地域的关系不明显。4基于等位基因信息的遗传多样性分析显示,各地栽培品种没有明显遗传分化,基因交流强,各地品种交流频繁。STRUCTURE将芍药资源分为2个亚群,不同栽培地域的品种并未形成明显亚区。从平均遗传距离和等位基因覆盖率角度,得出包含39个品种的芍药候选核心种质,涵盖所有花色,但缺少单瓣型和金蕊型品种,因此,芍药的核心种质构建还有待今后从多个角度深入研究。5对花茎直立的‘大富贵’和弯曲的‘垂头红’对比研究显示,茎弯曲的‘垂头红’花茎弯曲始于S3时期,此时花茎中的木质素、半纤维素和可溶性糖含量,纤维素结晶度,髓部细胞壁的厚度和面积及维管束及维管束间的髓射线区域的厚度与花茎直立的‘大富贵’存在显著差异。此外,细胞壁硬化的早晚与直立性也有关。6转录组研究结果显示,‘大富贵’和‘垂头红’44182个差异表达显著的基因（DEG）主要富集于苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成、二苯乙烯、二芳基庚烷和姜醇的生物合成、次生代谢产物的生物合成、α-亚麻酸代谢和植物激素信号转导等36种生物合成途径。利用权重共表达网络分析（WGCNA）鉴定出了DEG中涉及木质素、纤维素和木聚糖生物合成的关键核心基因以及调节这些过程的转录因子,包括4CL1、Ces A4、Ces A7、LAC3、MYB44、IAA31等46个。针对芍药缺乏稳定表达内参基因的问题,筛选出F-box和ACT双内参组合作为芍药不同发育阶段的茎的最适宜内参基因,并以此分析上述基因的q PCR实验结果。q PCR所获表达趋势与转录组RPKM值绘制的基因表达趋势基本一致,显示出本研究转录组测序和分析的可靠性。本研究建立了中国观赏芍药品种数据库及其信息管理系统,明确了420个中国观赏芍药主栽品种。开发了一套高多态性的EST-SSR引物,并利用其中10对引物完成了420个品种分子身份证构建（含课题组前期构建的27个品种身份证）。通过资源评价,明确了目前栽培芍药的表型分化情况、遗传多样性水平及其与栽培地域的关系,为生产利用提供了依据;通过遗传距离和等位基因覆盖率,探索了芍药核心种质的构建方法。同时,明确了为细胞壁提供刚性的化合物含量、纤维素结晶度、生长素、脱落酸和ACC等激素含量差异和茎成熟早晚是影响芍药茎直立性的重要因素。