辽东楤木（学名:Aralia elata（Miq.）Seem.）为五加科一种常见的山野蔬菜,具有较高的营养与保健价值。近年来由于社会需求量在增大,野生资源不断减少,人工栽培还处于起步阶段,产量已满足不了市场需求;另外辽东楤木栽培品种比较单一,种质资源匮乏;除此之外,辽东楤木枝多刺,为人工采收辽东楤木带来很大困难。因此开展辽东楤木种质资源创新研究、培育高产优质新品种已成为辽东楤木开发利用中亟待解决的问题,对于深入开发和利用辽东楤木资源有着重要的意义。本研究利用人工诱变的方法进行辽东楤木的种质资源创新,以期建立辽东楤木诱变的技术体系,构建辽东楤木突变体库,筛选出高产优质或具有某些特殊性质的突变体,为辽东楤木育种工作提供优良的种质资源。同时,通过转录组学、蛋白质组学和SNP（单核苷酸多态性）分析对人工诱变获得突变体的分子机制研究,有助于为辽东楤木的种质资源创新提供理论依据,为人工诱变相关研究提供参考。主要研究结果如下:分别用叠氮化钠、EMS（甲基磺酸乙酯）和⁶⁰Co-γ射线处理辽东楤木,建立突变体库,共得到各类型突变体147株。用叠氮化钠和EMS处理辽东楤木,突变率分别为1.1%和1.6%,都得到白化、黄化和紫叶三种类型的叶突变体;用⁶⁰Co-γ射线处理,突变率为10%,得到黄化和紫叶两种类型的叶突变体。用叠氮化钠、EMS和⁶⁰Co-γ射线处理都得到多刺和少刺突变体,其中叠氮化钠和EMS处理的突变率较低,为1%左右,⁶⁰Co-γ射线处理的突变率较高为6%。用叠氮化钠、EMS和⁶⁰Co-γ射线处理都得到紫茎突变体,其中叠氮化钠和EMS处理突变率较低,分别为0.6%和0.9%,⁶⁰Co-γ射线处理的突变率为2%。用叠氮化钠和EMS处理都得到生长速度快和生长速度慢的突变体,平均突变率为1.33%;⁶⁰Co-γ射线处理得到生长速度慢的突变体,突变率为8%。叠氮化钠浓度为0.05%时,没有叶突变体、刺数量突变体和紫茎突变体的出现,但是出现了生长速度快的突变体。浓度为0.2%及以上时都出现叶突变体、刺数量突变体和紫茎突变体;浓度为0.2%时叶突变体和少刺突变率较高;浓度为0.8%时紫茎突变体和生长速度突变体的突变率较高。EMS浓度为0.05%时,没有出现叶突变体、刺数量突变体和紫茎突变体,但是出现了生长速度突变体;浓度为0.1%以上时,出现了叶突变体、刺数量突变体、紫茎突变体和生长速度突变体,且浓度越大,突变率越高。用叠氮化钠处理辽东楤木种胚,没有出现叶突变体、刺数量突变体和紫茎突变体,出现了生长速度突变体;对嫩芽、幼根和整株处理后,都出现了叶突变体、刺数量突变体、紫茎突变体和生长速度突变体,突变率没有显著差异。用EMS处理辽东楤木种胚没有出现叶突变体、刺数量突变体和紫茎突变体,出现了生长速度突变体;对幼根和整株处理得到的叶突变体和刺数量突变体突变率较高,而紫茎突变体和生长速度突变体的突变率则无显著差异。通过叠氮化钠、EMS和⁶⁰Co-γ射线诱变,共得到存活辽东楤木突变体147株。对其中长势快、叶片大、刺少的11个优质突变体嫩芽进行营养物质含量分析,发现皂甙含量最多的突变体分别是T4、T6和T1;黄酮含量最多的分别是对照（未处理）、T4、T5;多糖含量最多的分别是T6、T7和T10;可溶性糖含量最多的分别是T2、T5、T6和T8;蛋白质含量较多的是T4、T5和T6。同时含皂甙和黄酮较多的是T4;同时含皂甙和蛋白质含量较多的是T4和T6;刺较少的是T5突变体。以多刺（C组）为对照,少刺（TW）为实验组进行转录组学分析,在少刺突变体组中下调表达的基因有2187个,上调表达的基因有3353个。KEGG分析表明,差异表达基因富集最多的前20个通路中,涉及苯丙烷生物合成、植物信号转导和蛋白质加工的基因富集最多,其次是突触小泡循环、抗原加工、钙信号等基因。除此之外,涉及到萜类物质、生物碱类物质及类黄酮物质的生物合成的基因也得到明显富集。少刺突变体组中参与萜类物质代谢的差异表达基因有35个,其中21个下调表达,14个上调表达;部分基因只在对照组中表达,如柠檬酸合酶、倍半萜合酶、萜烯合酶。参与木质素生物合成的差异表达基因有7个,并且这7个差异表达基因在少刺突变体组都是下调表达的。和细胞壁相关的差异表达表达基因有4个,其中两个是细胞壁受体激酶,另外两个是纤维素合成酶,这四个基因都是下调表达的。参与类黄酮代谢的差异表达差异表达基因有9个,这些基因在少刺突变体组中都是下调表达的。其中黄酮醇3-磺基转移酶基因只在对照组中有表达。参与苯丙氨酸代谢的差异表达差异表达基因共有5个,其中3个上调表达,2个下调表达。编码细胞色素P450的差异表达基因共21个,其中6个下调表达,15个上调表达。参与光合作用的差异表达基因共11个,其中2个下调表达,9个上调表达。参与乙烯生物合成的差异表达基因有7个,其中3个下调表达,4个上调表达;参与乙烯信号转导的差异表达基因有8个,都是上调表达的。参与生长素信号转导途径的差异表达基因有12个,其中1个下调,11个上调。参与赤霉素生物合成及其调节的差异表达基因共2个,均上调表达。参与茉莉酸生物合成和脱落酸生物降解的差异表达基因各1个,均上调表达。蛋白质组学分析共获得二级质谱谱图154803个,鉴定到蛋白质2013个,其中差异表达蛋白352个。与对照组（多刺）相比,少刺突变体组（TW）中上调表达的217个,下调表达的135个。差异表达的蛋白最多集中在代谢途径,其次是次生代谢物生物合成;参与光合作用、碳代谢、氨基酸生物合成、苯丙烷代谢,萜类物质代谢的蛋白也显著富集。这些差异表达蛋白中,参与辽东楤木初级代谢过程的差异蛋白共有77个,其中涉及氨基酸代谢的11个,光合作用的52个,糖代谢的10个,脂类代谢的4个。在11个差异表达的氨基酸代谢蛋白中,有9个上调表达,2个下调表达。参与光合作用的差异蛋52个蛋白,只有1个（二磷酸核酮糖羧化酶小亚基）是下调的,其它51个都是上调表达的。参与糖代谢的有50%的差异蛋白是上调的,参与脂肪代谢的差异表达蛋白都是上调的。参与次级代谢过程的差异蛋白主要是参与了次级代谢物的生物合成和降解,其中参与萜类物质生物合成的基因绝大多数是下调表达的。参与代谢过程调节的差异表达蛋白有抗氧化酶类、生长素结合蛋白、细胞壁构建等功能的蛋白,这几类差异表达蛋白都是上调表达的。转录组学和蛋白质组学关联分析表明,在转录水平和蛋白表达水平共同下调的基因19个,共同上调的37个。其中光合作用相关的基因（蛋白）都显著上调表达;参与萜类物质和生物碱生物合成的基因（蛋白）如檀香萜合酶、小檗碱桥酶都显著上调表达,而β-香树脂醇28-氧化酶和呋喃甾醇糖苷26-O-β葡糖苷酶均下调表达。对参与刺形成、次生代谢物生物合成及基因表达调控相关基因的SNP分析表明,有52个基因的625个位点发生了碱基突变,突变的类型有G-A,C-T,T-C,A-G,T-A,G,G-A,C等17种形式,其中数量最多是C-T的突变,占总位点的17.28%;其次是A-G和G-A,分别是15.52%和14.72%。每个基因上的突变位点数量不一样,最少的为1个,如4-香豆酸CoA连接酶和黄酮醇3-磺基转移酶;最多的是WRKY转录因子16,其突变位点达到82个;其次是3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶,达到44个突变位点。总之,用叠氮化钠、EMS和⁶⁰Co-γ射线处理辽东楤木都可以诱变出白化、黄化和紫叶的叶突变体,多刺和少刺的刺数量突变体,紫茎突变体和长势快慢的生长速度突变体。其中叠氮化钠和EMS诱变的突变率较低,在1%-2%左右;⁶⁰Co-γ射线处理的诱变率较高,能达到10%。建立叶突变体、刺数量突变体、茎突变体和生长速度突变体4个突变体库,共发现147株突变体,筛选出长势快、营养物质含量高、少刺的10个突变体。对少刺的突变体进行转录组和蛋白质组学分析,发现参与萜类物质代谢的基因上调表达的较多;而参与木质素生物合成和细胞壁相关的基因都下调表达;参与类黄酮代谢的基因基本都下调表达;参与生长素信号转导和乙烯信号转到的基因基本都上调表达;参与光合作用的基因基本都上调表达。明确了参与辽东楤木少刺突变体次生代谢及少刺性状的基因突变位点及其碱基变化,但是该变化与基因功能的关系还需要更深入的研究。