盐胁迫是限制作物生产的主要非生物胁迫因子,目前占地球表面积10%的土壤受到盐胁迫的影响,而灌溉土壤的近50%也受到不同程度的盐害侵蚀,深入研究作物对盐胁迫的响应机制对于阐明作物的耐盐机制有重要意义。本课题组之前的研究表明,耐盐南瓜砧木通过木质部的装载途径限制Na~+向接穗黄瓜的运输是嫁接黄瓜具有较强耐盐性的根本原因;但不同南瓜砧木的Na~+积累模式存在差异,对盐胁迫的响应机制并不明确。本研究中我们以两个具有不同Na~+积累模式的印度南瓜N12(Cucurbita maxima Duch.)和中国南瓜N15(Cucurbita moschata Duch.)为材料,采用表达谱测序、小RNA测序、非损伤微测等技术,结合光合参数及ABA含量测定和基因表达分析等,研究了NaCl处理下两个南瓜材料Na~+积累模式存在差异的原因,以期为深入解析南瓜耐盐机制和耐盐南瓜砧木育种提供理论依据。本研究主要结果如下:1.研究了不同南瓜材料的Na~+积累模式。通过水培筛选出N12(Cucurbita maxima Duch.)和N15(Cucurbita moschata Duch.)两个Na~+积累模式存在巨大差异的南瓜材料用于后续的测序分析。N12将80%的Na~+积累于地上部,而N15将50%的Na~+积累于地下部。100mM NaCl处理10 d后,盐胁迫对N12生长的抑制低于N15,表明其较N15有更好的盐适应性。2.研究了两个南瓜材料转录水平上对盐胁迫的响应。以转录组测序数据为参考,通过Illumina测序鉴定了两个南瓜材料根组织在盐处理4 h以后及相应对照的mRNAs变化。经过两次组装获得的转录组序列拥有平均长度为767的共计91,995个All-Unigenes,经过BLAST其中68,877个转录本获得注释。从N12中发现834个上调表达的DEGs和1490个下调表达的DEGs响应盐胁迫,从N15中获得了响应盐胁迫的871个上调表达的DEGs和1826个下调表达的DEGs。进一步将N12和N15中响应盐胁迫的DEGs进行比较,发现有211个DEGs在两个南瓜材料中均上调表达,644个DEGs在两个南瓜材料中均下调表达。通过对上述DEGs的注释及GO富集发现激素和转录因子等参与了南瓜对盐胁迫的早期应答,而ABA合成及降解相关基因的上调则说明南瓜中ABA快速响应了盐胁迫。而这些响应在两种南瓜材料中均有发现,表明在盐处理早期两个南瓜材料更多调集了响应多种胁迫的通用应答来应对盐胁迫。3.研究了两个南瓜材料的小RNA对盐胁迫的响应。以转录组测序数据为参考,通过Illumina测序鉴定了两个南瓜材料根组织在盐处理4 h以后及相应对照的miRNAs变化。在两个南瓜材料中鉴定出了属于58个保守miRNA家族的成员和145个特有miRNAs。相较于对照,8个miRNAs(6个保守mi RNAs和2个特有miRNAs)在N12盐处理样品和N15盐处理样品中均上调表达,2个特有mi RNAs在N12盐处理样品中下调表达但在N15盐处理样品中上调表达。差异表达的特有miRNAs的目标基因多为转录因子和应答盐胁迫的功能蛋白,如脱水诱导蛋白,阳离子/氢离子反转运子和SOS2。盐胁迫下两个南瓜材料中差异表达的miRNAs以及它们的靶基因说明特有的miRNAs在两个南瓜材料响应盐胁迫的过程中扮演了重要角色。4.基于测序结果研究了两个南瓜材料对盐胁迫的响应。对盐胁迫下两个南瓜材料的光合参数和ABA含量进行了测定,利用原子吸收和非损伤微测对两个南瓜材料Na~+的分布进行了分析,并对两个南瓜材料钠转运相关基因的表达进行了分析。同时还构建了两个南瓜的互嫁材料研究两个南瓜材料的生理特性。N12叶中ABA含量及光合参数的分析表明盐胁迫后N12叶片中ABA含量快速上升,气孔迅速关闭,光合作用强度下降减少了对光合组织的损伤。Na~+含量的测定和非损伤微测技术的分析表明N12通过将Na~+限制于叶脉中,减少了其向叶肉的运输,而基因表达分析的结果表明这一过程主要由叶脉中HKT1的大量表达来完成。上述机制使得盐胁迫下N12拥有更大的生物量和叶面积,更好的适应盐胁迫。N15叶片中ABA含量的上升未能触发气孔关闭,茎中HKT1的大量表达虽限制了其向地上部运输Na~+,但少量到达叶片的Na~+被运往了叶肉组织造成了伤害,使其在盐胁迫下表现出更明显的盐害症状。