红椿(Toona ciliata)是楝科香椿属落叶大乔木,国家二级保护濒危种,是湖南林业优先重点发展的珍贵用材树种之一。红椿作为重要的高档家具和装饰装璜用材树种,栽培前景广阔,市场需求迫切。湖南地区的6～9月容易出现季节性持续干旱,然而红椿生长旺盛期也是6～9月。为了有效地防御季节性持续干旱对红椿苗圃幼苗造成伤害,提高红椿幼苗造林成活率和抗旱能力,本研究从渗透调节系统、抗氧化酶系统、叶绿素荧光特性、叶片解剖结构以及TcSAMDC基因克隆和表达等多个方面入手,深入系统地研究外源多胺修复和防御红椿幼苗干旱伤害的机制,筛选出红椿抗旱的最佳多胺试剂和最佳试剂浓度。研究结果如下:(1)外源多胺对红椿干旱胁迫修复调节响应研究通过对24个指标的观测和分析发现,在对照、干旱胁迫和外源多胺修复调节处理之间,各指标值均呈现出显著(P<0.05)或极显著差异(P<0.01)。①3种外源多胺对轻度干旱胁迫修复调节如下:外源Put对POD活性、叶绿素含量和Yield等指标的修复调节效果最佳;外源Spd对相对含水量、相对电导率、游离脯氨酸含量、SOD活性、Fm、ETR、qP、qN和TcSAMDC基因表达等指标修复调节效果最佳;外源Spm对MDA含量和F0修复调节效果最佳。②3种外源多胺对中度干旱胁迫修复调节如下:外源Put对相对含水量、POD活性、叶绿素含量、Yield和ETR等指标的修复调节效果最佳;外源Spd对相对电导率、SOD活性、qP和TcSAMDC基因表达等指标修复调节效果最佳;外源Spm对MDA含量、F0、Fm和qN等指标修复调节效果最佳。③3种外源多胺对重度干旱胁迫修复调节如下:外源Put对MDA含量、POD活性和qN等指标的修复调节效果最佳;外源Spd对相对含水量、叶绿素含量、F0、Fv、Fv/Fm、上表皮厚度、叶肉厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅/海和TcSAMDC基因表达等指标修复调节效果最佳;外源Spm对相对电导率、游离脯氨酸含量、SOD活性、Fm、Yield、ETR、qP、叶脉厚度和下表皮厚度等指标修复调节效果最佳。④基因克隆和测序:本实验完成了红椿TcSAMDC基因的克隆并测序出该基因的部分序列,经NCBI数据库比对可知,所得产物确实为红椿TcSAMDC基因片段。(2)外源多胺预处理对红椿干旱胁迫防御调节响应研究通过对16个指标的观测和分析发现,在对照、干旱胁迫和外源多胺防御调节预处理之间,各指标值均呈现出显著(P<0.05)或极显著差异(P<0.01)。①3种外源多胺预处理对轻度干旱胁迫防御调节如下:外源Put对SOD活性、叶绿素含量、Yield、ETR、qP和NPQ等指标的防御调节效果最佳;外源Spd对相对电导率、MDA含量和Fm等指标的防御调节效果最佳;外源Spm对相对含水量、游离脯氨酸含量和POD活性等指标的防御调节效果最佳。②3种外源多胺预处理对中度干旱胁迫防御调节如下:外源Put对相对含水量、MDA含量、SOD活性、POD活性、F0、ETR和qP等指标的防御调节效果最佳;外源Spd对相对电导率和游离脯氨酸含量的防御调节效果最佳;外源Spm对叶绿素含量和Fm的防御调节效果最佳。③3种外源多胺预处理对重度干旱胁迫防御调节如下:外源Put对游离脯氨酸含量、POD活性和F0等指标的防御调节效果最佳;外源Spd对相对含水量、SOD活性、ETR和NPQ等指标的防御调节效果最佳;外源Spm对相对电导率、MDA含量、Fm、Fv和Fv/Fm等指标的防御调节效果最佳。(3)主成分分析①通过对24个观测指标进行主成分分析,发现外源多胺对红椿干旱胁迫修复调节指标体系的3个主成分累计贡献率高达86.21%。第1主成分主要体现红椿幼苗的膜系统、抗氧化酶活性、渗透调节以及叶绿素荧光参数响应,第2主成分主要体现红椿幼苗的抗氧化酶活性和叶片保水能力响应,第3主成分主要体现红椿幼苗的光合能力、保水能力和水分运输能力响应。②通过对16个观测指标进行主成分分析,发现外源多胺预处理对红椿干旱胁迫防御调节指标体系的3个主成分累计贡献率高达87.83%,第1主成分主要体现红椿幼苗的渗透调节系统、膜系统和叶绿素荧光参数响应,第2主成分主要体现红椿幼苗的渗透调节物质响应,第3主成分主要体现红椿幼苗的叶绿素荧光参数响应。(4)最佳试剂和最佳浓度筛选①采用模糊隶属函数法对外源多胺调节红椿抗旱的能力进行综合评价可知,3种外源多胺的抗旱综合调节能力优劣顺序为Spd>Put>Spm,说明外源Spd对红椿抗旱的综合调节能力最高,为3种参试多胺中的最优多胺。②在0.1mmol/L、0.5mmol/L、1mmol/L和2mmol/L4种浓度中,1mmol/L的外源Spd浓度为对红椿抗旱调节的最佳试验浓度。