自毒作用是引起辣椒连作障碍的主要因素之一,连作障碍产生会降低辣椒的产量和品质,严重制约了我国农业产业的发展。近年来,有关褪黑素的研究也越来越多,很多研究显示褪黑素(Melatonin,MT)能够缓解植物在逆境环境的生长发育,主要通过提高根系表面积、提高植物体内抗氧化酶的活性和提高叶片光合作用等。目前,对辣椒连作障碍产生的原因的及褪黑素缓解作用机理研究主要集中于植物生理反应机理和土壤根有毒物质的变化等方面,而对连作障碍形成的分子机理研究不足,本试验以“辛香8号”辣椒品种为供试采料,利用自毒物质邻苯二甲酸进行灌根处理,同时通过对幼苗叶片喷施褪黑素进行缓解处理,由于自毒物质胁迫也属于非生物胁迫,因此,探索褪黑素能否缓解自毒物质邻苯二甲酸(Phthalic acid,PA)胁迫对辣椒种子萌发和幼苗生长影响的研究具有非常重要的现实意义。本论文首先探究了邻苯二甲酸对辣椒种子萌发和幼苗生长发育影响,然后再利用褪黑素缓解邻苯二甲酸胁迫下的辣椒种子萌发和幼苗生长,探索MT和PA相互作用下对辣椒种子萌发和幼苗生长的影响;最后,利用转录组学方法分析褪黑素缓解辣椒自毒化感物质引起的连作障碍分子机理。主要结果如下:(1)首先利用邻苯二甲酸对辣椒种子萌发进行胁迫处理。数据分析表明:较低浓度邻苯二甲酸能够促进辣椒种子萌发,而高浓度有强烈抑制作用,主要抑制种子发芽率、发芽势、活力指数、胚根长及鲜重。研究发现,0.50m M邻苯二甲酸对辣椒种子萌发出现明显的促进作用,浓度在1.50m M时对辣椒种子胚根生长出现明显的抑制作用。(2)研究了邻苯二甲酸胁迫下辣椒幼苗生长发育的影响。结果表明:0.75m M邻苯二甲酸对辣椒幼苗生长发育有促进作用,0.75m M邻苯二甲酸处理可以提高辣椒幼苗叶绿素含量、提高根系活力、可溶性蛋白质含量及抗氧化酶活性,同时降低丙二醛及过氧化氢含量。随着邻苯二甲酸处理浓度升高,辣椒幼苗生长受到明显的抑制,在1.5m M时,植株呈现短小羸弱、叶片变黄、叶面积下降、根系黄化等现象。(3)利用外源褪黑素对自毒物质邻苯二甲酸胁迫下辣椒种子萌发进行缓解处理。数据分析表明:褪黑素浸种能有效缓解1.50m M邻苯二甲酸胁迫辣椒种子萌发,其1μM褪黑素浸种缓解效果最佳。褪黑素主要通过提高种子活力指数、发芽势、胚根长和种子鲜重来缓解自毒物质对辣椒种子萌发的抑制。(4)研究了褪黑素缓解邻苯二甲酸胁迫下辣椒幼苗生长的影响。结果发现:叶面喷施1.00μM褪黑素对1.50m M邻苯二甲酸胁迫下辣椒幼苗生长的缓解效果最佳。邻苯二甲酸(1.50m M)胁迫下,辣椒幼苗中过氧化氢和丙二醛含量较高,褪黑素处理后,辣椒叶片和根系中过氧化氢和丙二醛含量显著下降,从而降低膜脂过氧化保护细胞免受伤害。同时褪黑素通过提高植株的内抗氧化物酶合成,来提高植株抵抗胁迫的能力。(5)通过转录组测序检测到32493个基因,其中有13774个差异表达基因,PAR中鉴定出1527个差异表达基因,其中711个上调表达、816个下调表达,PAL中有3234个,1236个上调表达、1998个表达受到抑制。MTR、MTL中共检测9013个差异表达基因,其中MTR中有3842个,1837个上调表达、2005个下调表达,5171个差异表达基因在MTL中,其中上调表达基因有2592个、下调表达基因2579个,MT组差异基因最多。CK、PA、MT,三组共同的差异基因有347个。通过KEGG通路富集分析发现,PA组参与淀粉和蔗糖代谢、苯丙氨酸的生物合成和植物激素信号传导的差异基因分别有21个、18个、14个。与CK相比,MT组有2960个的差异基因,Rich factor<2,qvalue<0.25的通路有13个,其中基因数大于40的通路有植物病原互作、植物激素信号传导、苯丙氨酸的生物合成、氨基酸的生物合成。本研究还结合了前人研究,主要筛选WRKY、MADX-box、LEA、CBF等胁迫相关的基因和抗氧化物酶相关基因,并从所有差异基因中筛选出Ca LEA5、Ca CBF1A、Ca MADS-box、Ca ATPS1、Ca WRKY5、Ca WRKY8、Ca WRKY41、Ca Mn-SOD和Ca POD基因进行q RT-PCR验证。本试验初步分析了自毒物质邻苯二甲酸的“毒害”作用机理,以及利用转录组学方法分析了褪黑素缓解辣椒自毒化感物质引起的连作障碍分子机理,初步探明褪黑素缓解连作障碍辣椒叶片和根系中编码基因的表达情况,为进一步解决辣椒连作障碍问题提供一定的理论参考。