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干旱对植株的正常生长、发育、产量和种子品质造成了严重影响。植物干旱胁迫反应的分子机制包括转录前表观遗传调控以及转录后激素、转录调节因子和干旱响应基因等信号分子的参与。表观遗传修饰DNA甲基化是最早发现且研究最为深入,植物受到水分胁迫时,会通过DNA甲基化做出快速反应以帮助其应对干旱胁迫。马铃薯在块茎形成及膨大期间的水分缺失严重影响了马铃薯植株的正常生长发育,有关DNA甲基化参与调控马铃薯干旱胁迫下的表观遗传研究甚少。因此,本文先以5个抗旱性不同马铃薯品种为试验材料,对其在甘露醇模拟干旱胁迫、DNA甲基化抑制剂处理和共同处理下的表型性状以及生理特性分析,接着对干旱和DNA甲基化抑制剂响应极端的2个品种进行转录组分析,最后对马铃薯在响应干旱胁迫时受DNA甲基化调控的马铃薯GST基因家族鉴定与分析,研究结果如下:1.以马铃薯品种大西洋、费乌瑞它、C119、C16和青薯9号为试验材料,以MS培养基为对照以及分别添加200 mmol L-1甘露醇、60μmol L-1甲基化抑制剂（5-azadC）和60μmol L-1甲基化抑制剂+200 mmol L-1甘露醇,处理24 d后对试管苗表型性状和生理指标进行综合分析。结果发现,不同品种马铃薯对甘露醇和甲基化抑制剂响应程度趋势类似。在干旱和DNA甲基化抑制剂分别处理下,马铃薯植株干鲜重、株高、叶片数和叶绿素含量均显著减少（P<0.05）,SOD、POD、CAT活性和Pro、MDA含量均显著增加（P<0.05）,而分枝数、根长、平均根粗均无明显变化,表明马铃薯不同性状指标在响应干旱胁迫和DNA去甲基化时,受到的调控通路可能不同。进一步比较干旱胁迫和DNA去甲基化共同处理与分别处理下表型性状和生理指标的差异发现,共同处理使马铃薯植株表型性状受到进一步抑制,同时活化了SOD、POD、CAT,并且使Pro、MDA含量增加,表明马铃薯在响应干旱胁迫过程中,部分表型的形成与DNA甲基化调控相关。这将为深入研究马铃薯干旱胁迫响应与表观遗传学之间的调控网络通路提供初步的理论基础。2.对甘露醇模拟干旱和5-azadC处理下,抗旱性不同的2个马铃薯品种进行比较转录学分析,以Fold-change>2和校正后P<0.01进行差异表达基因（DEG）的筛选。GO富集分析发现两种处理都共同著富集到氧化应激和碳水化合物代谢过程相关的GO term。说明不同耐旱性马铃薯在响应干旱胁迫时,与这些GO term相关基因受DNA去甲基化调控。同时对既响应干旱又响应DNA去甲基化的1345个DEGS进行KEGG功能富集,结果显示,与植物抗旱相关的通路有植物MAPK信号途径、植物激素信号转导途径、植物谷胱甘肽代谢通路、糖酵解与糖异生和磷酸肌醇代谢通路。说明这些通路相关基因对导致大西洋和青薯9号马铃薯品种响应干旱的差异受DNA甲基化参与调控。同时对DEGs启动子区域1500bp研究表明干旱胁迫下参与植物谷胱甘肽代谢的GST基因通过DNA去甲基化来降低启动子区ABRE和CAAT-box作用元件的甲基化水平,进而激活该基因的表达以应对干旱胁迫。3.基于转录组分析结果,对马铃薯谷胱甘肽S-转移酶进行全基因家族分析结果表明,共在马铃薯全基因组中鉴定出70个马铃薯GST基因,结构域分析、多序列比对和系统发育分析研究将这些蛋白质分成9个不同的亚类,各亚类中马铃薯的基因数量最多。同时,与其他植物物种研究GST家族一样,Tau在马铃薯GST基因中也是数量最多的亚类,有53个成员。还比较了马铃薯与拟南芥、辣椒和番茄的比较基因组共线性图谱,共有33个马铃薯GST基因与番茄的GST基因表现出同源关系,其次是辣椒（17个）和拟南芥（11个）。一些马铃薯GST基因被发现与至少两对同线基因（特别是马铃薯和拟南芥、辣椒GST基因之间）相关,如StGSTU36和StGSTU42,说明这些基因可能在植物GST基因家族进化进程中发挥着主要作用。对马铃薯GST基因启动子区1500 bp分析表明,在基因StGSTT1的CpG岛区域有与植物响应干旱胁迫相关的ABRE和CAAT-box作用元件,在StGSTU14基因的CpG岛区域有与植物响应干旱胁迫相关的MYB、CAAT-box、MYC顺式调控元件,说明马铃薯在响应干旱胁迫时通过调节ABRE、MYB、CAAT-box和MYC作用元件的甲基化水平,进而调节基因的表达以应对干旱胁迫。综上所述,本研究为深入研究DNA甲基化参与调控马铃薯干旱胁迫响应的表观遗传调控网络通路提供初步的理论基础及实验思路,也为开辟研究马铃薯抗旱分子育种的新方法提供一定的理论依据。但有关DNA甲基化具体调控马铃薯响应干旱胁迫的机理尚不清楚,今后可通过检测马铃薯干旱胁迫后的DNA甲基化水平来进一步解析其蕴含的生物学意义。