现如今在全球变暖大背景下,干旱对作物危害将更加剧烈且持久。谷子抗旱、耐贫瘠,是我国重要的杂粮作物之一,但在近年来干旱胁迫也同样严重制约着它的生长发育和产量形成。所以挖掘谷子抗旱基因,深入探究谷子抗旱机制,提高谷子抗旱性仍是亟待解决的问题。本研究对抗旱性强的谷子品种豫谷1号（YG1）和沁黄2号（QH2）以及干旱敏感型的谷子品种安-04（AN-04）在田间自然干旱胁迫状态下昼夜不同时间点进行取样,分析转录组在抗性强弱材料之间的差异以及不同时间点之间的动态变化。利用加权基因共表达网络分析技术（WGCNA）从转录组数据中挖掘与抗旱相关的核心基因SiSLC,SiFBA5,SiBT4。对核心基因进行生物信息学、表达模式和亚细胞定位分析;克隆核心基因,构建基因过表达载体,并利用拟南芥同源基因T-DNA插入纯合突变体和转基因过表达拟南芥纯合株系初步了解SiSLC,SiFBA5,SiBT4对谷子抗旱性的影响。主要研究结果如下:1.不同品种谷子在苗期自然干旱胁迫下叶片转录组测序结果分析干旱处理后,转录组在抗性强弱材料之间存在明显差异,且品种间差异随时间动态变化。干旱胁迫后谷子中的差异表达基因主要富集在氨基酸生物合成、蔗糖代谢和光合作用等与抗旱密切相关的代谢通路。2.加权基因共表达网络分析挖掘谷子抗旱相关基因WGCNA分析筛选出于SOD、POD、MDA、Pro、SPAD这5个抗旱性相关的生理指标关联性最高的模块coral1、green、lavenderblush3、orangered3、yellow4为目标基因模块。五个目标基因模块,从目标模块中筛选出39个可能与谷子抗旱相关的候选基因。3.SiSLC,SiFBA5,SiBT4基因生信、表达模式及亚细胞定位分析SiSLC,SiFBA5,SiBT4中发现含有干旱诱导的MYB结合位点以及参与脱落酸、茉莉酸甲酯、水杨酸等激素反应的顺式作用元件。YG1、QH2和AN-04受到干旱胁迫时SiSLC,SiFBA5,SiBT4在抗旱品种中表达量显著降低,在干旱敏感型材料中的三个基因昼夜表达相位发生变化,提前2-4 h。基因SiSLC和SiFBA5在YG1幼苗受到15%PEG-6000干旱胁迫时,表达受到抑制,但在200 mmol·L-1Na Cl处理下表达量逐渐升高。YG1幼苗在不同外源激素处理下,三个基因表达模式发生显著变化,且存在差异。构建SiSLC,SiFBA5,SiBT4基因过表达载体并进行水稻原生质体瞬时表达,发现SiSLC定位在核糖体,SiFBA5定位在细胞质,SiBT4定位在细胞质和内质网中。4.SiSLC、SiFBA5和SiBT4拟南芥同源基因的T-DNA插入突变体和转基因过表达拟南芥株系的表型鉴定。通过花序侵染法转化拟南芥,筛选得到纯合的转基因过表达株系SiSLC-1、SiFBA5-1和SiBT4-1,并利用PCR筛选得到SiSLC、SiFBA5和SiBT4三个基因在拟南芥中同源基因的T-DNA插入纯合突变体slc、fba5和bt4。200 mmol·L-1甘露醇处理下SiSLC-1和SiFBA5-1种子萌发受到抑制,而slc和fba5的发芽率显著高于野生型拟南芥;SiSLC-1、SiFBA5-1和SiBT4-1的根长较野生型都显著变短,生长受到抑制;slc、fba5和bt4干旱胁迫后较野生型和过表达拟南芥表现出更高的耐旱性和存活率,所以推测基因SiSLC、SiFBA5和SiBT4负调控谷子的抗旱性。综上所述基于转录组测序结合WGCNA分析筛选出39个抗旱相关候选基因,其中核心候选基因SiSLC,SiFBA5,SiBT4响应昼夜节律以及多种激素和非生物胁迫,且过表达SiSLC、SiFBA5和SiBT4基因的拟南芥植株抽薹开花时间推迟,抗旱性降低,推测3个基因在谷子干旱胁迫响应过程中起到负调控作用。本研究为深入探索谷子抗旱机制、发掘谷子特有的抗旱基因资源奠定基础。