干旱是制约西北地区苜蓿生产的主要环境因子。改良根系构型对提高作物水分和养分利用效率,提高作物在逆境或非最佳土壤条件下的生产力至关重要。目前已对根茎型、直根型、根蘖型苜蓿的根颈变化特征、根系发育能力、抗逆性、遗传机理、产量进行了对比研究,有关各根型苜蓿根系构型对干旱胁迫的响应尚不明确。为此,本研究以根茎型“清水”紫花苜蓿（Rhizomatous rooted M.sativa cv.‘Qingshui’,QS）、直根型“陇东”紫花苜蓿（Tap rooted M.sativa cv.‘Longdong’,LD）和根蘖型“公农4号”杂花苜蓿（Creeping rooted M.varia cv.Martin‘Gongnong’No.4,GN）为供试材料,采用根系扫描、高效液相色谱、根际微生物测序并结合常规分析技术,探讨干旱胁迫下各根型苜蓿根系平面和立体几何构型、内源激素以及细菌群落结构对根系构型可塑性的调控,从根系“表型-生理-微生物-互作”的生物学尺度上,揭示各根型苜蓿根系构型对干旱胁迫的响应,为作物抗逆育种和营养高效育种提供新思路和实践指导。主要结果如下:1.随干旱胁迫增强,各根型苜蓿根系总长度、总表面积、总体积和平均直径均减小;各根型苜蓿的拓扑指数较小,根系分支模式为叉状分支结构;各根型苜蓿的根系具有较好的分形特征,其分形维数较小,而分形丰度和平均连接长度均较大,表明其根系分支相对简单,但空间拓展能力强,有利于对营养空间的占有;各根型苜蓿的总分支率较小、逐级分支率较大,有助于资源的快速获取和促进主根的向下生长。对根系构型参数进行主成分分析,根系总表面积、分形丰度、根长、根体积、分形维数和比根长可代表根系构型的基本特征。重度胁迫下,根茎型、根蘖型苜蓿的根系总长度、总表面积、总体积、比根长、比表面积、平均连接长度均大于直根型苜蓿,表明根茎型、根蘖型苜蓿适应干旱环境的能力强于直根型苜蓿。2.随干旱胁迫加剧,各根型苜蓿地上、地下部IAA和ZT含量显著降低,ABA含量显著升高。播种当年地上、地下部GA3/ABA、IAA/ABA、（IAA+GA3+ZT）/ABA比值及干重随胁迫加剧呈下降趋势;同一干旱胁迫下,地上、地下部3组激素（GA3、IAA和ZT）与ABA的比值均表现为根茎型苜蓿最低,直根型苜蓿最高。地上部干重与叶茎GA3、IAA和ZT含量呈正相关,与ABA含量呈负相关;地下部干重与根系GA3、IAA和ZT含量呈正相关,与ABA含量呈负相关。因此,根茎型和根蘖型苜蓿在应对干旱胁迫时有较好的适应能力。3.随干旱胁迫的加剧,各根型苜蓿根系SP、SS、Pro和MDA含量及SOD、POD、CAT活性均显著升高,有利于提高根系应对干旱胁迫时的耐受能力;根系木质部面积、韧皮部面积、木质部导管数量、导管面积、导管直径均显著增加,而皮层厚度显著减小,表明各根型苜蓿根系可通过改变根系内部输导结构来调节和维持自身正常生理功能的进行,从而抵抗水分亏缺。4.干旱胁迫下各根型苜蓿的Chao1和ACE丰富度指数均在中度胁迫下最大,Simpson和Shannon-wiener多样性指数各处理间差异不显著;根际土壤细菌群落均以变形菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、放线菌门和厚壁菌门为主,干旱胁迫显著增加了变形菌门和厚壁菌门的相对丰度,显著降低了绿弯菌门的相对丰度,但拟杆菌门和放线菌门先增加后降低,根际微环境中微生物组成的改变有助于促进适应胁迫环境的优势种群建立与增加,从而提高苜蓿对干旱胁迫的耐受性。