多倍体引起基因组结构变异和遗传多样性,遗传变异的增加可能显著影响新形成的同源多倍体的形态和生理。多倍体在多个物种中抵抗干旱胁迫的分子机制已有报道,然而,在木本植物的此类研究相对较少。与二倍体植物相比,多倍体通常被认为对更广泛的生态环境具有更高的耐受性。然而多倍体增加干旱胁迫耐受性的生理变化的分子机制仍然知之甚少。本研究中,为了避免嫁接植株的影响,我们采用无性繁殖遗传背景诱导的根系植株为试验材料。我们对桑树栽培品种新一之濑（2n=2X=28）及其同源三倍体陕桑-305（2n=3X=42）的组培生根苗的胁迫耐受性、转录组和黄酮类代谢组进行了比对分析。进一步,通过植物响应干旱变量:叶片相对水分含量、抗氧化活性、激素应答水平、基因表达水平、次生代谢物类黄酮和表皮蜡含量等阐明三倍体桑树耐受干旱的生理与分子机制。获得的主要结果如下:1.二倍体和三倍体生理指标测定测定结果表明同等胁迫下与二倍体相比,三倍体桑树具有更高的胞间二氧化碳和较低的气孔导度;MDA含量先增加后降低;但是三倍体中SOD活性持续升高;RWC在干旱第9天时表现出显著性差异;干旱诱导的激素应答活跃,尤其是ABA显著增加。2.干旱胁迫前后的三倍体和二倍体桑树叶片转录组GO富集分析发现三倍体在应答干旱胁迫富集的过程与二倍体不同,三倍体主要富集在代谢途径,二倍体主要富集在催化活性;KEGG分析结果表明植物激素信号转导通路为三倍体和二倍体桑树抵御干旱胁迫的共同通路,但是角质、木栓质和蜡生物合成是三倍体的差异基因富集的通路。另外WGCNA分析进一步证明ABA激素通路为桑树抵御干旱胁迫的应答途径,ABA通路相关基因应答活跃。3.黄酮靶向代谢组分析二倍体与三倍体应答干旱的黄酮类化合物具有差异性。三倍体中异高山黄芩素增加更多;另外二倍体中的花青素和黄酮醇类物质增加,三倍体中则没有发现这一现象。组学数据关联分析发现两种倍体桑树内干旱诱导的差异代谢物与相应的基因具有相关性。两种桑树细胞型的不同表现可能与二倍体相对于三倍体的不同干旱敏感性阈值有关。4.干旱导致桑树叶片气孔关闭,并增加了栅栏组织-海绵组织比。干旱诱导表皮蜡含量增加,三倍体叶表的蜡含量多于二倍体。干旱后桑树叶片的表皮通透性改变,三倍体的失水率（45%）低于二倍体（59%）;另外三倍体完整叶片中叶绿素浸出速率（25%）低于二倍体（32%）。因此推测蜡质的积累有利于降低三倍体桑树叶片通透性,从而避免水分过度流失。5.从转录组数据中筛选出易位蛋白基因Tsp O,预测该基因编码的蛋白为疏水性蛋白,具有多个磷酸化和糖基化位点。Ma Tsp O基因的启动子序列上存在多个与逆境响应密切相关的顺式作用元件,同时含有与植物激素应答相关的元件。本研究结果为探究Ma Tsp O蛋白功能提供参考。综上,本研究通过比较桑树栽培品种新一之濑（2n=2X=28）及其同源三倍体陕桑-305（2n=3X=42）的生理指标、转录组和黄酮类代谢组,从植物响应变量角度（叶片相对水分含量、抗氧化活性、胁迫耐受性、基因表达水平、次生代谢物类黄酮和表皮蜡含量）解析三倍体桑树耐旱机制。本论文研究结果表明相对于二倍体,桑树同源三倍体的耐旱性增强。本研究全面检测、分析了三倍体桑树对干旱的应答行为及机制,为多倍体桑树的抗逆性研究提供参考,进一步丰富了多倍体抵御逆境胁迫方面的研究。