干旱是甘肃省中东部马铃薯产业可持续发展的主要限制因素。干旱引起马铃薯植株生理功能失常和代谢紊乱,最终产量降低、品质下降。普通马铃薯栽培种是高度杂合的同源四倍体,国内在长期的马铃薯育种中多使用遗传背景相近的种质资源,从而造成现有栽培品种遗传背景狭窄、亲缘关系近、选育品种类型相似等。引进国际马铃薯中心的野生种、原始栽培种和普通栽培种种质资源,评价引进资源的抗旱性,揭示其抗旱机理,可为引进种质资源的有效利用奠定理论和实践基础。本研究以引进的国际马铃薯中心不同马铃薯种质资源为材料,在控制灌溉和自然降雨条件下,对引进材料进行田间抗旱性评价,并在田间抗旱性评价和筛选基础上,对筛选出的抗旱性材料进行抗旱性生理机制研究,同时对部分抗旱性材料利用EST-SSR遗传多样性分析其抗旱性遗传背景;主要研究结果如下:1、采用隶属函数值法、抗旱系数直接评价法和综合D值法,对控制灌溉和自然降雨条件下88份马铃薯材料的单株结薯数、单株鲜重、单株干重、根鲜重、根干重和单株块茎鲜重以及单株块茎干物质积累量进行抗旱性分析,结果表明:C36、C37、C23、C65和C7的抗旱系数(CDC值)均大于平均值0.97,其抗旱性综合评价(D)值分别为6.59、5.52、5.94、5.29和5.23,与抗旱系数评价结果一致,并在基于D值的聚类分析中于7.01处聚为一类,占总数的5.68%,属于高抗旱材料。2、在典型干旱地区自然降雨条件下,引进的118份马铃薯种质资源各农艺性状的变异系数从大到小依次顺序为:叶面积>主茎数>株高>茎粗>出苗率>归一化植被指数>叶绿素含量,而且除主茎数以外(p<0.05),不同马铃薯品种的其他农艺指标和块茎产量均存在极显著的差异(p<0.01)。相关性分析表明:马铃薯产量与出苗率、归一化植被指数、株高、茎粗、主茎数呈显著正相关关系(p<0.05),且产量与这5个指标之间存在明显的线性关系,回归方程符合y=ax±b。主成分分析表明,产量、归一化植被指数、出苗率、株高、茎粗、主茎数6个指标可以较为准确的评价种质资源的抗旱性。在相近系数约为6处可将供试材料分为4类,其中第VI类的17份材料产量均较高,平均产量30341.9 kg·hm-2,且出苗率、归一化植被指数、主茎数等指标在所有引进马铃薯种质资源中也最优。3、对引进马铃薯种质资源进行EST-SSR分子标记技术分析其遗传多样性,结果表明,共检测到923个等位位点,其中684个多态性位点,多态性比率达68.55%,扩增得到的DNA片段的长度多集中在100-600 bp,平均每对引物扩增出的等位位点为44个,大多在35-54个之内。聚类分析出在遗传相似系数0.715时,63份供试马铃薯材料被分为4个类群,其中第Ⅰ类包括47个品种,占供试马铃薯材料的74.60%;在遗传相似系数为0.733处,又可分为2个亚类,即A1和A2,其中A1亚类包括24个马铃薯种质资源,其中C55、C57和C58聚类在一起,亲缘关系近。这三个种质资源均属于Solanum demissum属的不同株系;A2亚类包括13个种质资源;第Ⅱ类包括5个种质资源,分别是C40、C59、C60、C61和C63其中3个种质资源C59、C61和C63为Solanum phureja属二倍体马铃薯种质资源,聚为一类。第Ⅲ类包括3个种质资源,分别是C16、C17和C20,均引自国际马铃薯中心;第Ⅳ类包括8个种质资源,与其它种质资源相比,亲缘关系较远。EST-SSR标记有助于马铃薯遗传资源的利用,同时对马铃薯杂交育种亲本选配工作能够起到一定的指导作用。4、在田间筛选的基础上,选择抗旱性不同的12份引进马铃薯种质资源,研究PEG-6000模拟干旱胁迫下马铃薯试管苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性以及脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量。结果表明,在15%PEG浓度时,C36、C37、C23、C66、C51、C29和C2的SOD酶活性较大,比0%PEG6000(CK)处理增加了41.40%~88.44%;POD酶活性以C23、C2和C12的最大,分别比CK处理增加了31.91%、52.10%和43.22%;C37、C23、C51、C2和C30的CAT酶活性高于CK处理12.92%~44.35%;C23、C36和C37的脯氨酸含量分别比CK处理增加了21.76%、35.41%和15.00%。C37、C23、C51、C29、C2、C30和C72的MDA含量较大,较CK处理增加了15.95%~65.20%。在10%~20%PEG浓度范围内,MDA含量和酶活性随PEG浓度的增大而明显增高,而当PEG浓度达到30%时降低,马铃薯幼苗严重脱水,其细胞膜透性受到破坏而导致酶活性降低,抗旱性不同的品种能维持酶活性的能力不同。PEG-6000模拟干旱胁迫下引进马铃薯种质资源的12份材料中,C36和C37抗旱性比较好。5、以引进马铃薯种质资源“C37”的叶片RNA为供试材料,克隆得到脯氨酸代谢相关基因,分别为St P5CS1、St P5CS2、St P5CR和St Pro DH。St P5CS1基因的全长c DNA序列为2649个碱基,含有一个2154 bp的开放阅读框(ORF),编码一个717个氨基酸的蛋白质,其分子量为77473.5 k Da,等电点(p I)为5.64;St P5CS2的全长c DNA序列为1899 bp,全部为开放阅读框,编码一个632个氨基酸的蛋白质,其分子量为68446.6 k Da,等电点(p I)为5.76;St P5CR的全长c DNA序列为1417 bp,825 bp的开放阅读框编码一个274个氨基酸的蛋白质,其分子量为28311.6 k Da,等电点(p I)为8.59;St Pro DH的全长c DNA序列为2113 bp,1503 bp的开放阅读框编码一个500个氨基酸的蛋白质,其分子量为56293.7 k Da,等电点(p I)6.23。通过氨基酸序列比对分析和构建系统树,所克隆的基因与已报道的其它植物的脯氨酸代谢相关基因具有较高的氨基酸序列同源性。