菊花(Chrysanthemum × morifolitum)是世界上最重要的观赏作物,干旱胁迫是主要限制菊花生产的因素之一。然而在广义菊属中存在着大量抗旱性极强的种质,如太行菊、灌木亚菊等,还极少参与到现代菊花育种中。这些种质不仅有着极强的抗旱性,且同时具有其他优良性状,如抗风、抗病虫等,研究并发掘这些优异种质及其重要性状的关键基因,对菊花抗性育种及现有菊花性状的改良具有重要意义。本文基于课题组前期种质筛选评价数据,进一步对初选广义菊属中抗旱种质进行干旱胁迫,根据形态指标、生理指标和光合指标等指标进一步评价,发现太行菊是其中最优的抗旱种质,并对太行菊进行内源ABA测定,结合光合指标,选择胁迫3.5小时作为太行菊早期响应干旱胁迫的重要时间节点,并以此进行转录组高通量测序及生物信息学分析,初步探究其对干旱胁迫响应的调控机制。主要结果如下:(1)根据前期种质筛选评价数据,初选出广义菊属野生种质甘菊(Chrysanthemum×lavandulifolium)、野菊(Chrysanthemum indicum)、灌木亚菊(Ajania fruticulosa)和太行菊(Opisthopappus taihangensis)作为实验材料,采用20%PEG6000进行渐进胁迫,根据形态指标、生理指标(脯氨酸、相对电导率、叶绿素含量)和光合指标(净光合速率、蒸腾速率、气孔导度)等指标进一步评价以上4个种质的抗旱性,实验发现,所测指标中太行菊各指标变化率相对最小,细胞内变化相对稳定。通过隶属函数法对实验数据进行统计,发现太行菊是其中最优的抗旱种质。进而在20%PEG6000模拟干旱实验下,对太行菊进行内源ABA测定,结合光合指标,选择胁迫3.5小时作为太行菊早期响应干旱胁迫的重要时间节点。(2)对20%PEG6000胁迫Oh和3.5h的太行菊叶片进行转录组深度测序,每个样品设三个生物学重复。经过拼接后,共检测到Unigene135701条,总长度123652254bp,所得Unigene在不同的数据库中均得到对应的功能注释信息。分析基因表达水平得到readcount数据,共检测到差异表达基因(DEGs)14599条(padj<0.05)。其中有8467条基因上调,6488条基因下调。通过GO富集分析显示,代谢过程和细胞过程富集的DEGs最多;KEGG Pathway分析显示植物激素信号转导、ABC转运、淀粉与蔗糖代谢、黄酮类化合物的生物合成和精氨酸和脯氨酸代谢等差异表达基因数目相对较多。(3)20%PEG6000胁迫3.5h时,与抗旱相关的转录因子和激酶已经开始表达,其中包括MYC、WRKY、MYB、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶类等基因家族。同时,与海藻糖代谢和Ca2+通道相关的激酶也上调表达,推断海藻糖代谢和Ca2+通道相关激酶与太行菊抗旱有密切关系。与抗旱相关的代谢通路中,ABA信号通路和脯氨酸代谢通路均积极响应干旱胁迫,众多次级代谢产物合成途径中相关基因大量下调,次级代谢产物合成受到抑制,且糖类代谢途径中的相关基因部分开始下调。据此推断,下调次级代谢产物合成和糖代谢过程,也可能是太行菊响应干旱胁迫的机制之一。(4)随机选取差异表达基因12条进行实时荧光定量分析,测得数据与太行菊转录组数据基本一致,本次转录组测序数据的准确性和可靠性。同时,初步筛选出有可能在太行菊早期响应干旱胁迫中重要的基因有转录因子WRKY25、MYC2;激酶类FLS、BS1、BAK1;ABA代谢通路中A403、NCED基因。综上,太行菊优良的抗旱性在生理生化方面表现突出,光合指标和生理指标在干旱胁迫前后变幅稳定,是优异的广义菊属抗旱种质;结合转录组数据分析发现,太行菊响应干旱胁迫主要通过调节植物激素信号、减少能量消耗、稳定细胞结构等途径。挖掘到一系列可能在太行菊早期响应干旱胁迫中重要的基因,为今后的菊花抗旱性育种工作奠定了基础。