目的:通过控制土壤水分含量,探讨水分胁迫影响太子参药材形成的客观规律,以期利用水分胁迫,实现药材质量的稳定和提高,指导种植技术的优化,为太子参的生态种植提供理论参考。方法:通过不同土壤水分含量处理及不同生长时期处理的方法,研究水分胁迫对太子参生长发育及块根物质积累的影响,结合内源激素(ABA、GA3及BR)含量和抗氧化酶活性等生化指标的测定,探讨太子参对水分胁迫的生理响应机制;通过创建太子参块根的转录组数据库,分析太子参块根在水分胁迫下的差异基因,揭示太子参对土壤水分胁迫的响应分子机制。运用HPLC、UV及RT-qPCR技术研究水分胁迫对太子参块根中主要次生代谢产物生物合成的影响。结果:1.土壤含水量与太子参块根长度、根径及根重等指标呈现正相关关系。随着土壤水分含量增加,ABA含量呈现先升高降低的趋势,GA3含量呈现逐渐上升趋势;块根发育相关基因Expansin-A1、Expansin-A16及Expansin-B3的表达量与GA3的含量呈正相关,说明GA3可能通过调节Expansin基因的表达量影响太子参块根的形态建成。干旱胁迫下,过氧化氢酶CAT显著上调,太子参块根中H2O2被有效清除;滞水胁迫下,超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶(POD)活性显著上调,与块根中H2O2及MDA的积累成正相关性。2.干旱胁迫下,MAPK、单萜类生物合成、类胡萝卜素生物合成、肌醇磷酸代谢、氧化磷酸化、精氨酸生物合成、精氨酸与脯氨酸代谢、苯丙素类生物合成等通路激活。随着土壤水分增加,硒类化合物代谢、蛋氨酸及半胱氨酸代谢、苯丙素类生物合成、戊糖及葡萄糖醛酸转换、黄酮和黄酮醇生物合成、吲哚生物碱、倍半萜及三萜皂苷生物合成等通路激活,揭示了植物体内的新陈代谢随着土壤水分含量的变化而变化。其中DREB1D、果胶甲基酯酶抑制剂(PMEI)、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(serine/threonine kinases,STK)、甲基转移酶(MET1)基因在水分响应过程中可能具有重要作用。3.太子参块根总皂苷在干旱及滞水胁迫下的含量均呈现升高的趋势。干旱胁迫下,MAPK通路激活,调控WRKY类转录因子的表达水平,进而促进三萜等皂苷类合成关键酶基因PMK及MDD的表达上调;滞水胁迫下α-法尼烯合酶AFS基因显著上调表达,进而调控三萜等皂苷类合成关键酶基因SS、SE等基因的表达水平。太子参环肽HB的含量随着水分的增加而增加,可能受到赤霉素的调控。4.各时期的水分胁迫对太子参单根的根长、根重、直径等指标的影响并不呈现一定的规律;但对块根数均有显著提高的作用,且滞水胁迫下的块根数高于干旱胁迫下的块根数;16～30 d的干旱及滞水胁迫均能显著提高太子参地下生物量。各时期的干旱胁迫均能显著提高太子参块根中皂苷含量,滞水胁迫下皂苷含量减少;干旱胁迫下太子参水分胁迫β-A280基因表达量显著上调,推测干旱可能通过调控β-A280基因的表达水平来影响总皂苷的含量。结论:1.土壤水分胁迫对太子参块根形态的影响。水分可能通过引起GA3的变化来激活Expansin基因的表达,调节太子参块根的生长发育和形态建成。2.太子参对水分胁迫的响应机制。土壤水分胁迫下太子参的CAT、SOD、POD的活性显著变化,能够帮助清除细胞内的H2O2及MDA。随着土壤水分含量的升高,太子参中干旱相关物质如硒类、单萜类化合物等向其它次生代谢产物如三萜类、黄酮类化合物进行转化。DREB1D、PMEI、STK及MET1蛋白在太子参水分胁迫响应过程中具有重要作用。LEA1、LEA4及LEA5蛋白在干旱条件下特异激活,其可能参与了太子参对干旱环境的自我保护机制。3.水分胁迫对太子参块根中皂苷及环肽HB合成的影响。干旱胁迫可能通过激活MAPK通路,结合WRKY转录因子,调控皂苷合成关键酶基因PMK及MDD的表达,使皂苷含量升高;滞水胁迫下α-法尼烯合酶AFS基因显著上调表达,推测其可能调控SS、SE等基因的表达,使皂苷含量升高。水分胁迫可能调控调节GAs的含量,进而影响环肽HB的积累,其机制尚待进一步研究。4.16～30d的干旱胁迫不仅能显著提高太子参块根的产量,而且可以提高块根中总皂苷的含量,为胁迫处理的最佳时期。