摘要
白刺花（Sophora davidii）对干旱具有较强的适应性，在贵州喀斯特地区分布较为广泛。目前对白刺花的抗旱性研究主要集中在种子萌发、幼苗生长中的形态、生理生化和在分子水平上的相关抗旱基因克隆方面，而转录组学和代谢组学的研究鲜见报道。因此本试验以白刺花作为研究对象，进行盆栽苗干旱处理，当对照（CK）、轻度干旱（LD）、中度干旱（MD）、重度干旱（SD）4个处理分别达到其相应相对含水量时，共同保持12天后进行形态和生理生化指标测定，通过转录组学和代谢组学筛选抗旱关键基因和特征代谢物，主要结果如下： 1.白刺花形态研究结果表明：与对照相比，生长速率在轻度和中度干旱胁迫时降低，在中度干旱胁迫时升高，说明适当干旱胁迫能促进白刺花株高生长；叶长、叶宽、叶面积和叶周长在3种干旱胁迫处理时均降低，且重度干旱胁迫时显著降低，表明白刺花通过降低叶片形态指标来适应干旱胁迫。 2.白刺花的生理生化研究结果表明：叶片相对含水量随干旱胁迫程度增加而先升后降，重度干旱胁迫时显著低于其余各组，但仍保持较高水分，说明白刺花具有较强的保水能力；抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性、叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）、总叶绿素（Total Chl）、胡萝卜素（Car）、可溶性糖（SS）、脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）和过氧化氢（H2O2）含量随干旱胁迫程度增加而显著增加，过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性和可溶性蛋白（SP）含量随干旱胁迫程度增加而显著降低，表明白刺花在遭受干旱胁迫时，过多的活性氧破坏了抗氧化酶结构，导致保护酶活性降低，而白刺花体内渗透调节物质起主要作用；生长素（IAA）、细胞分裂素（CTK）、水杨酸（SA）、脱落酸（ABA）、赤霉素（GA）和油菜素内酯（BR）含量随干旱胁迫程度增加而显著增加，茉莉酸（JA）和乙烯（ETH）含量随干旱胁迫程度增加而显著降低，说明白刺花通过改变激素含量来响应干旱胁迫。 3.白刺花的转录组分析结果表明：总共检测到2163个差异表达基因（DEG），在LD/CK、MD/CK和SD/CK3组分别有318、734、1779个DEGs。KEGG富集分析发现植物激素信号传导（PYL、PP2C、ABF、JAZ、JAR1、ARR-A、SAUR、AUX1、TIR1、GH3、ETR和ERF）、淀粉和蔗糖代谢（AMY、E3.2.1.2、INV和E2.4.1.13）、精氨酸和脯氨酸代谢（ALDH18A1、ALDH和PRODH）、谷胱甘肽代谢（GPX和GST）和类胡萝卜素生物合成（NCED）5条途径及其基因受到干旱胁迫的显著影响，可能在白刺花响应干旱胁迫时起到关键性的调控作用。 4.白刺花的代谢组分析结果表明：共鉴定出549种差异代谢物（DEM），在LD/CK、MD/CK和SD/CK3组分别筛选出100、168和281中DEMs，在3组中57种共同DEMs。KEGG注释结果发现类胡萝卜素生物合成、谷胱甘肽代谢、精氨酸和脯氨酸代谢3条关键代谢途径，在其中发现了脱落酸、氧化谷胱甘肽和鸟氨酸3种关键代谢物，说明这3种代谢物在白刺花响应干旱胁迫时起关键作用。
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