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碱性土壤中的铁（Fe）元素往往以氧化铁等不溶状态存在,导致柑橘根系吸收Fe营养受阻,叶片出现褪绿黄化症状,造成柑橘减产。枳（Poncirus trifoliata（L.）Raf.,PT）和资阳香橙（Citrus junos Sieb.ex Tanaka,CJ）是柑橘生产中常用的两种砧木,田间调查表明,此两种砧木在碱性土壤中表现明显的耐缺铁差异:枳在pH>7.5土壤上易缺铁黄化而资阳香橙能耐pH8.0的碱性环境。关于枳和资阳香橙响应缺铁和高pH的差异机制仍不清楚。本论文以此抗/感砧木为材料,采用室内营养液水培法模拟田间缺铁（-Fe）和高pH（pH8.0）环境,通过比较转录组和代谢组技术对枳及资阳香橙耐-Fe和高pH的差异机制进行解析。同时,对调控柑橘吸收铁的转录因子家族bHLH进行系统鉴定和分析,筛选出大量-Fe应答的候选基因,为今后培育耐缺铁、耐碱性土壤的柑橘砧木奠定理论基础。主要研究结果如下:1、枳和资阳香橙响应-Fe和高pH的生理差异（1）在-Fe和pH8.0条件下,资阳香橙比枳表现较轻的叶片黄化。在实验室水培条件下对枳和资阳香橙分别进行-Fe和pH8.0处理,发现枳和资阳香橙在正常对照条件下均生长正常,但在-Fe条件时枳和资阳香橙叶片出现褪绿黄化,且枳褪绿黄化症状明显重于资阳香橙;在pH8.0时,枳叶片出现明显褪绿黄化症状,而资阳香橙叶片基本正常。（2）在-Fe和pH8.0条件下,资阳香橙比枳具有更高的叶绿素含量。叶绿素含量测定表明,在CK条件下,枳和资阳香橙的叶绿素含量无显著性差异,但在-Fe和pH8.0时资阳香橙叶绿素含量比枳高。枳在受到-Fe和pH8.0胁迫时,叶绿素含量显著下降,资阳香橙在受到-Fe处理时,叶绿素含量在-Fe时显著性下降。（3）在-Fe和pH8.0条件下,资阳香橙比枳具有更强的根系酸化和根系生长量。对根系进行溴甲酚紫染色结果表明,在受到-Fe胁迫时,资阳香橙根系周围能够分泌大量使pH降低的酸性物质,而在CK和pH8.0时,都未能观察到根系周围分泌大量酸性物质的证据。同时,对处理60天的实生苗根系进行扫描分析发现,资阳香橙和枳在受到-Fe和pH8.0胁迫后,根长、根体积、根系表面积等系数较CK都有所下降,但枳在-Fe和pH8.0胁迫时的下降幅度明显高于资阳香橙。同时对枳和资阳香橙各个部位的总铁元素含量进行测定,-Fe的根系中,枳和资阳香橙中的总铁含量较CK均下降。枳和资阳香橙分别在茎和叶片等部位二者铁元素含量差异不明显。2、枳和资阳香橙响应-Fe和高pH的转录组和代谢组差异（1）枳和资阳香橙的全长转录组差异。为提高转录组测序的比对效率,对枳和资阳香橙进行了全长转录组测序,结果表明:我们在枳共检测到57282个转录本,资阳香橙共检测到78781个转录本,二者共有7551高度相似的转录本。枳共检测到1139个lncRNA,资阳香橙共检测到2661个lncRNA。枳和资阳香橙分别有62.95%和67.50%的转录本长度主要分布在1500bp以内。（2）在-Fe和pH8.0条件下,枳和资阳香橙的二代转录组差异。以全长转录组测序结果为参考序列,二代转录组测序结果分析表明:枳在-Fe和pH8.0处理3天时分别鉴定出27和41个差异表达基因,在8天时差异基因数量分别为131和41个;资阳香橙在-Fe和pH8.0处理3天时分别鉴定出345和243个的差异表达基因,在8天时差异基因数量分别达到1288和935个;资阳香橙响应-Fe和高pH的差异表达基因数量显著高于枳。差异基因的GO富集和KEGG富集分析表明,资阳香橙中的差异基因主要富集到铁离子结合、离子跨膜转运、氧化还原等GO过程,其中苯丙酸通路在资阳香橙中得到显著性富集。（3）在-Fe和pH8.0条件下,枳和资阳香橙的代谢组差异。代谢组数据表明,枳中共鉴定出2755个代谢物,资阳香橙共鉴定出2830个代谢物。在-Fe和pH8.0处理8d时,枳中鉴定出的差异代谢物分别为37和159个,资阳香橙中鉴定出的差异代谢物分别为101和223个,资阳香橙响应-Fe和高pH的差异代谢物数量显著高于枳。另外,KEGG通路富集分析发现资阳香橙中的差异基因在苯丙酸合成通路得到显著富集。3、柑橘bHLH转录因子家族鉴定与-Fe应答关键成员的筛选（1）柑橘bHLH转录因子家族鉴定与分类。在柚类全基因组范围共鉴定到128个CgbHLH成员,与拟南芥AtbHLH具有21.48%-73.16%的序列相似性,进化树分析将CgbHLHs与AtbHLHs分为18个亚族。（2）CgbHLHs的序列与结构特征。CgbHLHs的ORF长度为210-4401bp,编码69-1466个氨基酸,长度范围较大但多数（74.2%）是在700-2000bp。CgbHLHs的分子量为7.56-163.79kDa,等电点为4.55-10.41。保守结构域分析结果表明,CgbHLHs中有19个高度保守的氨基酸残基,其中Leu-27残基存在于全部128个CgbHLH成员中;根据结构域特征,128个CgbHLHs可分为G-Box、非G-Box、非E-Box以及非DNA结合四类。染色体定位和基因复制事件分析表明,有125个成员主要分布在9条染色体上,3个CgbHLH的染色体分布信息不清;其中12个CgbHLHs预测为串联复制,47个为片段复制。（3）-Fe响应相关CgbHLHs的筛选。为从大量CgbHLHs中筛选缺Fe相关成员,首先进行了GO富集和蛋白互作预测分析,发现128个成员中有27个CgbHLH成员间可能存在蛋白互作关系,86个CgbHLH参与非生物胁迫应答,95个CgbHLH在柚子的根中检测到表达。基于功能预测,最终筛选了34个CgbHLH成员分析其在-Fe条件下的表达模式,发现34个CgbHLH的表达模式可以分为三类,其中CgbHLH6、CgbHLH14.2、CgbHLH16、CgbHLH48、CgbHLH63、CgbHLH79、CgbHLH80、CgbHLH104、CgbHLH105.1、CgbHLH123、CgbHLH128、CgbHLH93.1、CgbHLH62、CgbHLH130.2、CgbHLH3、CgbHLH29.4、CgbHLH14.1、CgbHLH69.1、CgbHLH15和CgbHLH77可能是应答-Fe的关键基因。