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干旱是危害全球作物生产最普遍、最严重也是最复杂的环境因子,培育耐旱作物品种和研发节水抗旱农艺措施是抵御干旱胁迫的有效途径,而阐明作物耐旱机理可为耐旱育种与栽培提供理论基础。本研究从大麦耐旱种质筛选入手,鉴定到一批耐旱性差异显著的基因型,以此为材料解析了K~+吸收和转运调控能力在大麦耐旱中的作用,利用转录组和小RNA组技术阐明了大麦根尖和成熟区对干旱胁迫适应性响应上的差异,进而在分析大麦HAK/KUP/KT基因家族的基础上,克隆了受干旱显著诱导的HvHAK13和HvHAK1.1,并对其表达特点进行了分析。主要结果如下:1.鉴定到耐旱性差异显著的大麦基因型以237份栽培大麦和190份野生大麦为材料,以蛭石为生长介质,在20%PEG8000模拟干旱和缺水干旱两种干旱胁迫条件下评价其耐旱性,发现两类大麦群体中基因型之间的耐旱性差异显著,且野生大麦的耐旱性强于栽培大麦;两种干旱胁迫处理抑制大麦生长的效应呈显著正相关,大麦植株最新完全展开叶的相对含水量和汁液渗透压适宜作为大麦苗期耐旱性评价与筛选的指标。2.揭示了大麦根K~+吸收与转运调控能力与耐旱性的关系干旱胁迫显著影响大麦根中与K~+吸收和木质部装载相关的离子通道和转运蛋白以及质膜质子泵基因的表达,且影响程度因处理时间和基因型而异;较强的K~+吸收和转运以及H~+外排调控能力有助于植株组织或细胞保持较高的K~+浓度,从而减少干旱胁迫对大麦生长的抑制作用,最终表现出较强的耐旱性。3.明确了大麦根尖和成熟区对干旱胁迫响应模式的差异干旱胁迫下,大麦根尖对干旱胁迫的敏感性、响应方式和程度在生理、转录组和小RNA组水平上的表现均与成熟区存在明显差异,表现为根尖吸收较多的K~+、积累较多的ROS、较多的差异表达基因和miRNA以及较为复杂的miRNA-mRNA调控网络。4.克隆与分析了大麦HAK/KUP/KT家族的两个耐旱基因大麦HAK/KUP/KT家族有24个成员,不均匀地分布在7条染色体上,2号染色体上数量最多;可分为4个簇,簇I和簇II有15个成员(占总数的62.5%)。HAK/KUP/KT基因表达不同程度地受干旱胁迫的影响,且在根尖和成熟区的表达模式存在明显差异。HvHAK13和HvHAK1.1都定位于质膜上,HvHAK13主要在根部表达,干旱处理6 h时被诱导,处理3 d时被抑制,茎中也有少量表达;HvHAK1.1主要在根部表达,干旱处理6 h时被抑制,处理3 d时被诱导。在爪蟾卵母细胞中异源表达HvHAK13和HvHAK1.1未观察到明显电流。