木薯(Manihot esculenta Crantz),大戟科木薯属,起源于热带美洲的灌木状多年生作物,广泛种植于热带及亚热带地区。19世纪20年代引进中国,木薯是抗逆性很强的一类植物,具有耐旱、耐贫瘠、适应性广、淀粉产量高等特性。本研究以木薯有性四倍体与其母本二倍体华南5号(SC5)为材料,以SC5为对照,通过对亲本SC5及F1四倍体进行光合作用能力测定以及全蛋白比较研究,并在干旱胁迫、盐胁迫、低温胁迫下,应用生理生化测定结合蛋白质组学技术,研究有性四倍体和SC5在逆境胁迫下生理特性的差异及叶片的蛋白质组变化,利用双向电泳技术构建有性四倍体与SC5的全蛋白质表达图谱,根据图谱分析软件和质谱法鉴定与光合及抗逆等响应的相关蛋白质。分析差异蛋白质所参与的代谢途径,了解其对逆境胁迫的应答机制,为在蛋白质水平上揭示木薯抗逆的分子机制和筛选木薯抗逆种质提供理论参考。研究结果如下:1.有性四倍体叶片的净光合速率极显著地高于华南5号。且在蛋白质水平上,有性四倍体叶片中与光合效率相关蛋白质的表达水平也极显著高于华南5号,从而证实了有性四倍体的高光效能力。2.通过对有性四倍体与SC5的木薯叶片进行蛋白双向电泳分析,以SC5为对照,经过Delta2D软件分析,得到平均差异表达量在2.0倍以上的蛋白点49个,其中上调表达23个,下调表达26个。通过差异蛋白质点的质谱分析及NCBI数据库比对,匹配到42个蛋白质。它们的生物学功能主要涉及光合作用、碳水化合物和能量代谢、伴侣蛋白、结构蛋白、保护蛋白、解毒和抗氧化蛋白、DNA、RNA结合蛋白、蛋白质生物合成、信号转导机制等。并通过qRT-PCR对其中11个差异蛋白质点进行转录水平验证,结果发现其在转录水平表达与蛋白质水平表达并不是完全一致。3.三种逆境胁迫下,从形态上结合生理生化指标的比较以及蛋白质组学分析,可知在干旱胁迫和盐胁迫下,有性四倍体较SC5能更有效地应答逆境胁迫,可更好地适应不良环境,具有较强的抗旱性和耐盐性。但在低温胁迫下,有性四倍体较SC5没有耐寒优势。4.通过对两者逆境胁迫下木薯叶片进行蛋白双向电泳分析,以SC5为对照,经过Delta 2D软件分析,干旱胁迫下得到平均差异表达量在2.0倍以上的蛋白点34个,其中上调表达18个,下调表达16个。通过差异蛋白质点的质谱分析及NCBI数据库比对,匹配到29个蛋白质;盐胁迫下得到平均差异表达量在2.0倍以上的蛋白点15个,其中上调表达6个,下调表达9个。通过差异蛋白质点的质谱分析及NCBI数据库比对,匹配到13个蛋白质;低温胁迫下得到平均差异表达量在2.0倍以上的蛋白点29个,其中上调表达14个,下调表达15个。通过差异蛋白质点的质谱分析及NCBI数据库比对,匹配到19个蛋白质。它们的生物学功能主要涉及光合作用、碳水化合物和能量代谢、伴侣蛋白、解毒和抗氧化等。5.本研究发现,响应干旱胁迫的核酮糖二磷酸羧化酶和PSII放氧增强蛋白1的表达量均上调,推测有性四倍体较华南5号能更有效地维持光合系统的结构和功能正常以获取生长发育所必须的养分,从而更迅速地对干旱胁迫作出适应性反应。响应盐胁迫的核酮糖二磷酸羧化酶/活化酶(RCA)表达量上调,推测是有性四倍体较华南5号通过固定更多的碳来合成有机物满足植物对能量的需求,以此来提高抗盐能力;叶绿体相关伴侣蛋白表达量下调,推测可能是有性四倍体较华南5号为了减少自身的营养消耗,能够更好地应答盐胁迫作出的调控反应。响应低温胁迫的与碳能量代谢相关的蛋白质许多出现表达量上调的现象,推测碳能量代谢相关的蛋白质能及时地提供低温胁迫所消耗的碳源及能量。