土壤高钙和气候干旱是喀斯特地区典型的生境特征。高钙和干旱会对植物造成伤害，严重影响种子萌发和植物生长，进而影响该地区植被分布，并造成农作物低产，威胁了农业和生态环境的可持续发展。　　通过喀斯特地区野外调查结合砂培实验，筛选到吊石苣苔和旋蒴苣苔两种适应高钙生境、但阈值不同的苦苣苔科植物。经不同浓度Ca(NO3)2溶液处理发现，吊石苣苔在200 mM Ca(NO3)2条件下生长良好，植株钙含量、净光合速率和含水量未发生显著变化，但蒸腾速率和气孔导度急剧降低。旋蒴苣苔高钙耐受阈值可能在20-60 mM之间，在60 mM Ca(NO3)2条件下虽然蒸腾速率和气孔导度保持不变、根部钙含量基本不变，但叶片内钙含量升高，其净光合速率和含水量均大幅降低。45Ca同位素示踪实验表明，吊石苣苔匍匐茎是其最主要的储钙器官，吊石苣苔可能通过将大量的钙存留于地下部而维持地上部钙含量稳定。与此相反，叶片是旋蒴苣苔主要储钙部位，钙在叶片中的浓度随外源钙浓度升高而升高。利用SEM X-ray分析技术分析发现，吊石苣苔叶片内钙主要积累于海绵组织，高钙处理后基本上仅海绵组织钙含量升高;而旋蒴苣苔叶片中的钙主要聚集于表皮，大量钙在表皮毛内富集，高钙处理后叶片各组织钙含量均大幅升高，海绵组织上升最明显。Fluo-3 AM染色发现吊石苣苔叶片海绵组织中存在一些富含游离态Ca2+的特殊细胞，而富含叶绿体的栅栏组织细胞在高钙条件下其游离态Ca2+信号也很低;相反，游离态Ca2+信号在旋蒴苣苔栅栏组织和海绵组织细胞内均大量集中于叶绿体中，表明旋蒴苣苔叶肉细胞可能具有特殊耐受高钙的机制以维持正常生理活动。　　种子萌发对植物适应环境的早期阶段至关重要。干旱胁迫对种子萌发的影响是限制喀斯特地区植物生长和分布的重要因素之一。为从遗传学水平深入了解植物对干旱环境的分子适应机制，利用模式植物拟南芥Ler和Cvi不同生态型及其NIL群体对干旱胁迫适应相关的关键基因进行了定位和克隆。通过分析PEG处理对拟南芥不同生态型种子萌发率的影响发现，PEG胁迫能抑制种子萌发，但不同生态型对PEG胁迫的敏感度不同，Ler抗性较高，Cvi更加敏感。通过对Ler/Cvi近等基因系(NIL)群体进行PEG敏感表型分析，将调控PEG胁迫下种子萌发的主效QTL定位于1号染色体7.86-10 Mb区域和5号染色体的8.06-19Mb、23.54-25 Mb区域。图位克隆以及遗传学分析发现，DELAY OFGERMINATION1(DOG1)基因可能是调控PEG胁迫下种子萌发的主效QTL位点。DOG1是诱导和维持种子休眠的关键基因，在种子发育后期高量表达，但种子吸水后表达降低。Real-time PCR检测表明PEG胁迫能诱导DOG1基因在种子萌发过程中表达。相对于正常萌发条件，Cvi中DOG1在受PEG胁迫的种子中表达量提高近20倍，而Ler中仅提高2倍左右。由此推测Ler和Cvi在PEG胁迫下种子萌发率的差异是由PEG诱导的DOG1基因表达量的差异所致。另外，外源施加GA能消除DOG1对PEG胁迫下种子萌发的抑制作用。　　上述研究从生理和细胞学角度揭示了吊石苣苔和旋蒴苣苔不同的适钙机制;初步证明了DOG1基因可能是抑制PEG胁迫下种子萌发的主效QTL位点，对植物适应干旱环境有重要意义。这些结果为深入研究高钙和干旱胁迫下植物适应环境的分子机理奠定了坚实的基础，为揭示旋蒴苣苔等喀斯特植物的抗逆机制提供了新的思路，对农业生产和生态系统的修复具有重要实践意义。