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苦荞是一种重要的杂粮作物,主要分布于高寒山区和旱作农业区。苦荞苗期对干旱敏感,农业生产过程中往往因干旱影响苦荞幼苗的成活率和生长发育,从而影响苦荞生产。本文选取9个苦荞材料,通过PEG-6000溶液胁迫萌发,筛选出抗旱与敏感型苦荞材料,并以高浓度(25%PEG-6000)胁迫苦荞幼苗,验证材料抗旱性和确定胁迫时间敏感点。以干旱敏感点取样进行代谢组与转录组分析,确定差异代谢物、差异基因和代谢通路的关系,挖掘与差异代谢物相关的候选基因,明确苦荞抗旱机制。以期为苦荞相关抗逆基因的发掘及苦荞抗旱品种选育提供理论依据和技术支撑。主要结果如下:1.PEG-6000溶液胁迫严重影响苦荞种子萌发,随浓度增加呈先升高后降低的变化趋势。低浓度(5%PEG-6000)胁迫促进了川荞1号多倍体、云南花苦和晋荞2号种子萌发,之后随浓度增加苦荞总体表现为干旱胁迫指数显著降低,发芽率、发芽势、种子萌发指数、胚芽长、胚根长、幼苗活力指数、幼苗干重和贮藏物质转化效率均显著下降,呼吸消耗升高。隶属函数法评价种子抗旱性发现,定苦1号、云苦1号多倍体、云苦1号和晋荞2号为干旱耐受型,云南花苦、滇宁1号和川荞1号多倍体为中间型,西荞2号和川荞1号为干旱敏感型。2.25%PEG-6000胁迫苦荞幼苗对形态指标有明显影响,随胁迫时间的延长,2个材料(川荞1号、云苦1号)根重和茎重显著降低。与正常灌水相比,胁迫显著降低了2个苦荞品种的相对含水量。可溶性糖和可溶性蛋白含量、POD和CAT酶活随胁迫时间呈先升后降的变化趋势,至干旱2 d时达到最高值,耐受型品种(云苦1号)均为最高值,分别为0.26和3.84mg/g、0.44和0.34u/g.min。分析两个品种发现,胁迫条件下耐受型品种(云苦1号)的可溶性糖和可溶性蛋白含量、POD和CAT酶活较敏感型(川荞1号)显著高43.64%、25.22%、38.74%和33.64%。3.与正常灌水相比,干旱胁迫(25%PEG-6000)下敏感型(川荞1号)品种筛选出32个差异代谢物,其中17个为上调代谢物,15个为下调代谢物,共富集到29条代谢通路,其幼苗抗旱主要代谢通路分别为,牛磺酸和低牛磺酸代谢、黄酮和黄酮醇生物合成、吲哚生物碱合成和丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢。耐受型品种(云苦1号)共筛选出34个差异代谢物,其中26个为上调代谢物,8个为下调代谢物,共富集到20条代谢通路,其幼苗抗旱主要代谢通路分别为,吲哚生物碱合成、精氨酸和脯氨酸代谢和赖氨酸生物合成。4.转录组分析发现,25%PEG-6000胁迫下,敏感型(川荞1号)品种上调差异表达基因388个,下调差异表达基因481个;耐受型品种(云苦1号)上调差异表达基因380个,下调差异表达基因786个。GO功能注释分类显示,2种苦荞差异基因富集到3大类,41个小类,差异表达基因主要富集在植物激素信号转导、碳代谢和光合作用相关通路等代谢途径,2种苦荞共同差异上调基因富集在类胡萝卜素生物合成中。将差异代谢物和差异基因映射到代谢通路进行关联分析,发现苦荞通过甘氨酸甜菜碱、牛磺酸、L-精氨酸、L-脯氨酸和黄酮类化合物来调节细胞渗透势和提高抗氧化物质活性以响应干旱胁迫。2个材料有共同参与代谢途径,但差异代谢物和差异表达基因有较大差异,精氨酸与脯氨酸代谢途径中,敏感型(川荞1号)中L-天冬氨酸和-精氨酸含量升高,P5CS基因表达量升高;耐受型(云苦1号)L-脯氨酸含量升高,P5CS、ALDH基因表达量升高。综合发现,耐受型(云苦1号)有更多的差异下调基因来主动适应干旱胁迫、更高的差异代谢物保护细胞渗透势和清除活性氧能力,使其抗旱性更强。