长期以来,叶片被当作植物唯一的光合器官而被重视。研究非叶绿色器官的光合性能,提高作物整体光合能力,对进一步增加作物产量意义重大。目前,我国紫花苜蓿种子生产主要集中在甘肃等省的干旱区域,干旱是限制种子生产的重要因素,探索研究苜蓿非叶绿色器官对干旱胁迫的光合响应,能够为提高种子产量提供新思路,对实现高产栽培具有重要的理论意义。本研究以苜蓿的非叶绿色器官——果荚为研究对象,从果荚对荚果重和种子重的相对贡献率,干旱胁迫下果荚的光合性能、果荚的光合物质转移规律以及果荚中参与光合作用和其他相关代谢通路蛋白的表达特征等方面开展研究,主要结果如下:(1)以田间生长的中苜1号、中苜2号紫花苜蓿(MedicagesativaL.)和草原3号杂花苜蓿(M.varia Martyn)为试验材料,于2015年7月15日(T1)、20日(T2)和25日(T3)使用铝箔纸包裹植株所有叶片或所有荚果,以不遮阴为对照。结果表明,相比对照,遮阴叶片或者荚果均能降低单荚荚果重(TPW)和单荚种子重(SWP)。T1遮阴处理的相对光合贡献率最高,果荚对TPW的相对光合贡献率为15%～40%,对SWP的相对光合贡献率为26%～48%。其中,果荚对1旋荚果的TPW和SPW的相对光合贡献率高于对2旋荚果。(2)以温室盆栽的甘农6号和中苜2号紫花苜蓿为试验材料,水分处理为正常浇水和干旱胁迫。采集授粉后 5d(DAP5)、10d(DAP10)、15d(DAP15)和 20d(DAP20)的苜蓿果荚样品,测定相应指标。结果表明,随着紫花苜蓿果荚的发育,果荚中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量逐渐降低,并且干旱胁迫会阻碍叶绿素的形成。随着果荚的发育,果荚中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性先升高后降低,干旱胁迫会诱导其活性增加;1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(RuBPC)活性逐渐下降,干旱胁迫会降低其活性。随着果荚的发育,正常浇水的苜蓿果荚叶绿体结构逐渐模糊,被膜轻微破损,但发育后期仍有大量淀粉粒积累;干旱胁迫对发育早期的果荚叶绿体损害不明显,但对发育后期果荚叶绿体结构的损坏较大,少量淀粉存在于叶绿体中。(3)以温室盆栽的中苜2号紫花苜蓿为试验材料,水分处理为正常浇水和干旱胁迫。使用13CO2同位素标记2个水分处理下DAP10、DAP15、DAP20和DAP25的果荚,标记结束后24 h采样,测定果荚和种子中A13C值。结果表明,随着果荚的发育,正常浇水和干旱胁迫处理的苜蓿果荚和种子中A13C值逐渐降低,并且干旱胁迫会降低果荚和种子中A13C值。种子中A13C值占到荚果(果荚+种子)的61%～79%。(4)以温室盆栽的中苜2号紫花苜蓿为试验材料,水分处理为正常浇水和干旱胁迫,提取并鉴定DAP10、DAP15和DAP20的紫花苜蓿果荚中的蛋白质,并做非标记定量蛋白组学分析。结果表明,叶绿素a-b结合蛋白和构成光合系统I和光合系统Ⅱ的蛋白随着果荚的发育呈现逐渐下调的表达趋势,且干旱胁迫会导致其下调表达;紫花苜蓿果荚中PEPC随着果荚的发育而呈现上调表达趋势,干旱胁迫会诱导参与C4循环和卡尔文循环的还原阶段中的酶表达上调,但造成RuBPC再生阶段的酶下调表达。另外,干旱胁迫可诱导苜蓿果荚中参与碳水化合物代谢、能量代谢以及抵御干旱胁迫相关代谢通路的蛋白上调表达,以增强其对干旱胁迫的耐受性。