谷田除草难是限制谷子产业规模化发展的主要因素之一,研究谷子的除草剂抗性机制,发掘抗性基因为培育谷子除草剂新品种奠定基础。前期研究表明拿捕净胁迫处理后,抗性品种豫谷35号和冀谷42号与感性品种晋谷21号对过氧化损伤情况、抗氧化酶系统和渗透调节系统等的生理响应差异显著。为更加全面、深入的了解不同品种谷子对除草剂胁迫的差异响应机制,本研究以拿捕净敏感品种晋谷21号和抗性品种豫谷35号、冀谷42号的愈伤组织为试验材料,观察3个品种在不同浓度拿捕净胁迫处理后细胞结构的变化,比较分析抗性品种与敏感品种在内源激素含量、靶标酶和非靶标活性等方面对拿捕净胁迫的差异响应;并对2 m L/L拿捕净处理后的抗性品种豫谷35号与敏感品种晋谷21号愈伤组织进行转录组测序,从中筛选出与内源激素、靶标酶和非靶标酶相关的逆境胁迫响应的关键基因,并通过q RT-PCR对这些关键基因表达模式进行验证,初步探明谷子内源激素对拿捕净胁迫的响应及其分子机制,为全面了解谷子除草剂抗性机制并筛选抗性基因进行品种改良提供相关理论依据,主要研究结果如下:1.拿捕净胁迫处理后谷子愈伤组织细胞结构的变化分析:不同浓度拿捕净胁迫处理愈伤组织后,用台盼蓝染色并制备切片在普通光学显微镜（40ⅹ）下观察胁迫处理对细胞的损伤情况。观察发现随着拿捕净浓度增加,3个品种谷子愈伤组织台盼蓝着色面积逐渐增大,拿捕净浓度为3 m L/L时,着色最深,表明此时谷子愈伤组织细胞受损伤最严重,多数细胞死亡。对3个品种进行比较可见,晋谷21号细胞损伤最为严重。制备石蜡切片进行进一步观察发现,未经拿捕净处理的3个品种谷子愈伤组织细胞生长状态良好,细胞小且排列致密,多数呈圆形或椭圆形,细胞质浓厚,细胞染色较深,具明显细胞核。拿捕净胁迫处理后不同品种谷子细胞结构出现了不同程度的变化,细胞形状不规则,变大,排列疏松,胞质稀疏,细胞染色浅,拿捕净浓度为3 m L/L时,晋谷21号愈伤组织细胞多数形状消失已解体,豫谷35号和冀谷42号愈伤组织细胞还可以观察到染色较深的规则形小细胞,这与其对拿捕净不同的感抗性相一致。2.拿捕净胁迫处理后谷子愈伤组织细胞内源激素含量的变化分析:不同浓度拿捕净胁迫处理后,3个品种谷子愈伤组织细胞的IAA、CTK、GA、ABA含量均发生明显变化,其在不同品种间变化趋势和幅度也各不相同。敏感品种晋谷21号4种激素含量总体上低于抗性品种豫谷35号和冀谷42号,表明内源激素参与了细胞对拿捕净胁迫的响应过程,且这种响应是多种激素综合调控的结果。3.拿捕净胁迫处理后谷子愈伤组织细胞靶标酶和非靶标酶活性变化分析:不同浓度拿捕净胁迫处理后,与对照相比,高浓度拿捕净降低了3个品种谷子ACC含量从而抵御拿捕净的胁迫;不同品种谷子愈伤组织GST和CYP450含量变化趋势存在差异,与对照相比,拿捕净胁迫处理后晋谷21号GST活性高于豫谷35号和冀谷42号,CYP450活性低于豫谷35号和冀谷42号,但总体为此消彼长的变化情况,表明2种代谢酶相互作用,共同缓解拿捕净的毒害作用。4.拿捕净胁迫谷子愈伤组织后转录组数据分析:通过功能富集和差异基因表达模式分析相结合的方法,共筛选获得了24个与内源激素、靶标酶和非靶标酶相关的差异表达基因作为候选基因。其中与IAA相关的基因7个（Si NAC9和Si NAC21转录因子参与生长素途径相关基因的调控和生长素信号转导、Si PIN7和Si AUX1参与生长素极性运输、Si FQR1是生长素响应基因、Si SAUR调控生长素信号转导、Si IAO参与生长素合成过程）;与GA相关的基因2个（Si GA2ox是赤霉素灭活基因、Si GA3ox参与赤霉素合成）,与CTK相关的基因2个（SiLOG5编码细胞分裂素激活酶、SiCKX4参与CTK的降解过程）,与ABA相关基因4个（Si NHL是脱落酸响应基因、Si EREBP、Si WRKY、Sib HLH2转录因子通过调控ABA应答基因参与基因的表达）,与ACC结构相关基因3个（Si BC、Si CT、Si ACC1参与ACC的合成）,与GST合成相关基因3个（Si GSTs、Si GSTU1、Si GSTU6）,与CYP450相关基因3个（Si CYP734A6参与植物激素信号转导、Si CYP4A调控CYP450的合成、Si I2’H为CYP450家族成员）。5.拿捕净胁迫后谷子关键候选基因的表达模式分析:采用q RT-PCR技术,对筛选出的关键候选基因表达模式进行验证分析,这些基因的表达趋势与转录组结果基本一致。与对照相比,参与生长素信号转导的转录因子Si NAC9、生长素内输载体Si AUX1、生长素响应基因Si FQR1、赤霉素合成酶Si GA3ox、编码细胞分裂素降解酶Si CKX4基因在拿捕净处理后表达下调,其余基因表达均上调。值得注意的是,Si SAUR、Si GA2ox、Si GSTU6、Si GA3ox、Si CYP734A6、Si CYP4A基因在晋谷21号和豫谷35号中表达差异显著,推测这几个基因在晋谷21号和豫谷35号对拿捕净表现感抗性不同中发挥重要作用。