蒙古沙冬青（Ammopiptanthusmongolicus）是一种生长在高原寒漠的常绿阔叶灌木,属于古地中海退缩气候旱化过程中幸存的残遗物种。蒙古沙冬青作为西北荒漠植被的优势种和建群种之一,对维护当地生态系统稳定具有重要作用。蒙古沙冬青具有很强的抗旱、抗寒能力,是研究植物抗逆性和适应性的理想材料,具有很高的科研价值。本文以内蒙古鄂尔多斯市鄂托克旗天然分布的蒙古沙冬青为研究对象,通过测定光合生理指标、叶绿素荧光参数等一系列野外试验,研究不同季节环境条件下不同年龄蒙古沙冬青的生理生态特征,并利用非靶向代谢组学技术,分析叶片的差异代谢物表达特性。本研究旨在联合生理和代谢组学,从多角度多层次阐释蒙古沙冬青对荒漠环境的适应机制,为荒漠植物适应干旱区环境的生态对策以及荒漠生态恢复提供科学依据。主要研究结果如下:一、蒙古沙冬青植被组成与结构具有季节变化特点,受生境条件影响。调查结果显示,蒙古沙冬青群落主要由灌木和草本构成,其中常见灌木植物隶属豆科和蒺藜科,草本植物主要隶属于菊科、禾本科和苋科。春季是蒙古沙冬青的生长季,从4月到7月其冠幅直径和植株高度明显增大。夏季受到高温干旱环境的影响,蒙古沙冬青群落的草本植物多样性降低。蒙古沙冬青种群的年龄结构表现为稳定型,幼龄数量稍少于老龄。二、不同年龄蒙古沙冬青的光合生理生态特性存在一定差异,而且随季节和环境条件发生明显变化。研究结果表明,中龄和幼龄蒙古沙冬青对环境变化较为敏感,受夏季严重干旱影响,其光合作用小于春季;老龄蒙古沙冬青夏季光合作用大于春季,其对高温干旱环境的适应能力较强。在夏季高温干旱条件下,幼龄蒙古沙冬青光合作用主要受非气孔因素限制,其光合结构和电子传递受到损伤较大、羧化效率降低。中龄和老龄蒙古沙冬青既受气孔因素影响,也受非气孔因素限制;其电子传递速率和暗呼吸速率均减小,老龄蒙古沙冬青最大羧化效率增大,而中龄蒙古沙冬青则降低。在能量利用方面,蒙古沙冬青通过热耗散的形式消耗吸收的多余光能避免活性氧对光合系统的伤害,而用于进行光合作用的能量相对减少。三、不同年龄蒙古沙冬青的水分生理生态特性存在较大差异,而且随季节和环境条件发生明显变化。自然条件下,春季不同年龄蒙古沙冬青叶片蒸腾作用大小表现为幼龄＞中龄＞老龄;夏季受干旱环境影响,不同年龄蒙古沙冬青叶片蒸腾作用大小表现为老龄＞中龄＞幼龄;与春季相比,夏季老龄蒙古沙冬青蒸腾作用增大;而中龄和幼龄蒙古沙冬青均减小。夏季灌水处理下,三种年龄蒙古沙冬青蒸腾作用均明显增大,而其水分利用效率均降低。结果显示,长期生活在干旱环境中,蒙古沙冬青蒸腾作用对降雨和土壤水分条件变化较为敏感,其中幼龄蒙古沙冬青的蒸腾作用和水分利用效率变化最大。四、受自然环境影响,不同年龄蒙古沙冬青叶片代谢物差异表达存在明显季节特征。利用非靶向代谢组学技术方法研究自然条件下蒙古沙冬青叶片在春夏两季的代谢物差异表达,结果显示,蒙古沙冬青的差异代谢物主要与新陈代谢相关,其50%左右的差异代谢物归于次级代谢产物的生物合成。与遗传信息处理相关的差异代谢物主要归于“氨酰tRNA生物合成”;与环境信息处理相关的差异代谢物主要归于“植物激素信号传导”和“ABC转运体通路”。其中氨基酸及其代谢组学相关的差异代谢物占总代谢物数量的比例最大,其次是苯和取代衍生物,醛、酮、酯相关的差异代谢物。在不同年龄蒙古沙冬青中,幼龄蒙古沙冬青的差异代谢物数量最多,老龄蒙古沙冬青的显著富集通路（P＜0.05）数目最多。“亚油酸代谢”、“α-亚麻酸代谢”、“花生四烯酸代谢”、“异黄酮生物合成”和“黄酮类生物合成”代谢通路在不同年龄的蒙古沙冬青中均显著富集。“缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解”、“缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成”和“氨酰-tRNA生物合成”代谢通路是老龄蒙古沙冬青特有的显著富集通路,可能与老龄蒙古沙冬青对于夏季环境的强适应能力有关。综上所述,本研究分析了不同生境条件下蒙古沙冬青群落的组成与结构特征,阐明了不同年龄蒙古沙冬青在光合和水分生理生态、代谢物差异表达等方面的季节变化规律,为深入探讨自然环境条件下蒙古沙冬青生理生态响应及适应机制提供了 一定数据支撑和科学依据。