薄壳苦荞具有果壳薄、易脱壳特性,为生脱加工苦荞米提供了宝贵种质资源。本试验以杂交薄壳苦荞贵米苦荞18号(M18)为主要材料,研究薄壳苦荞的农艺与产量性状、种子表型特征、主要贮藏物含量、GC-MS代谢组分分析、以及AGL11基因克隆与表达分析。主要研究结果如下:1.显微观察发现M18果壳细胞层数较厚壳父本晋荞麦2号(JQ2)少,且果壳与果仁间存在明显间隙。表型分析显示M18种子较JQ2短小,无明显的棱,部分种子存在果壳破裂现象。M18果壳率为14.99%,极显著低于晋荞麦2号(JQ2)。2.M18单株产量较JQ2低13.73%,达到显著差异水平;但单株果仁重与对照无明显差异,同时,M18单株粒数较JQ2提高46.58%,达到极显著差异水平。M18籽粒支链淀粉为39.49%、直链淀粉为15.94%,均稍低于JQ2,但未达到显著水平。M18籽粒谷蛋白为1.37%、清蛋白为3.10%、球蛋白为0.19%,显著或极显著低于JQ2;醇溶蛋白为1.24%、总黄酮为2.05%,与JQ2差异不显著。3.GC-MS联用技术共鉴定获得92种苦荞种子代谢物,包括有机酸(31%)、氨基酸(24%)、糖类(11%)、多元醇(7%)、磷酸(7%)、脂肪酸(3%)、胺类(2%)、其他类(15%)。主成分(PCA)分析和正交偏最小二乘判别(OPLS-DA)分析表明灌浆前期、中期、后期M18、小米荞(XMQ)和JQ2种子代谢物区分明显,表明不同灌浆期不同品种的种子中代谢物差异明显。灌浆前期和中期M18、XMQ和JQ2种子中有机酸、氨基酸、磷酸类代谢物上调表达,其中氨基酸类集中在灌浆中期上调表达。灌浆后期薄壳苦荞M18和XMQ与厚壳JQ2种子中差异代谢物主要为半乳糖、葡萄糖等糖类物质,差异显著代谢物所涉及的代谢通路包括tRNA生物合成、丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢、甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸代谢、柠檬酸循环、氮代谢、糖酵解等代谢途径等。4.利用5’RACE克隆获得苦荞AGL11基因,序列长度为672bp,编码220个氨基酸。预测AGL11蛋白为不稳定的亲水蛋白,位于细胞核或线粒体。利用AGL11序列进行聚类分析,发现薄壳苦荞M18、M104、M55和CMQ被聚在一起,厚壳苦荞JQ2明显与薄壳荞麦分离。定量分析发现薄壳苦荞M18和XMQ以及厚壳苦荞JQ2在胚珠发育期AGL11基因的表达量最高,灌浆前期稍微降低,灌浆后期表达量最低。综上,本实验明确了薄壳苦荞M18与厚壳苦荞JQ2种子果壳的形态差异,克隆获得AGL11序列,并证实AGL11基因在薄壳与厚壳苦荞中的表达存在明显差异。GC-MS检测获得92种代谢物,代谢组学分析证实薄壳苦荞糖代谢、柠檬酸循环途径中多个代谢物上调表达,氨基酸代谢途径中多个代谢物下调表达。产量与品质分析发现杂交薄壳苦荞M18千粒重较低,但单株粒数明显提高,M18种子淀粉、总黄酮与JQ2相当。上述结果可为进一步探究苦荞种子及果壳发育的分子调控机制以及杂交薄壳苦荞高产育种提供科学参考。