干旱是限制芸豆生长的重要因素,探索芸豆苗期干旱胁迫响应,对芸豆高效生产和抗逆性品种选育具有指导意义。本研究选用龙芸豆10号和龙芸豆17为试验材料,进行苗期芸豆干旱胁迫响应及转录组分析等研究,明确干旱胁迫对苗期芸豆生长发育及生理生化的影响,确定芸豆抗旱鉴定生理指标和抗旱育种目标。利用转录组测序技术,在分子水平上研究芸豆对水分胁迫的响应,以期为今后抗逆基因挖掘和分子辅助育种提供数据和方法。主要研究结果如下:1.研究表明,随着干旱胁迫时间的延长和程度的提高,芸豆苗期生长和根系发育受到抑制,龙芸豆10号受到的干旱胁迫影响要大于龙芸豆17。在重度干旱胁迫下,龙芸豆10号根系总长度、根表面积和根体积分别下降24.5%、42.9%和33.5%,龙芸豆17三个根系发育指标分别下降23.2%、34.2%和29.5%。2.轻度干旱胁迫能够引起芸豆苗期叶片中ABA含量升高,IAA和CTK对干旱胁迫的响应相对复杂。耐旱品种ABA对干旱胁迫的响应积极,ABA可作为芸豆苗期抗旱鉴定重要指标。3.干旱胁迫下,芸豆苗期叶片中脯氨酸和甜菜碱含量增加,脯氨酸含量较非胁迫下的最大增幅达到1.6倍以上,在干旱胁迫前期,芸豆可溶性糖显著增加,可溶性糖和脯氨酸含量可作为选育高抗旱性芸豆品种的重要生理指标。在干旱胁迫下,芸豆苗期叶片脯氨酸合成主要途径为P5CS参与的谷氨酸途径。在应对干旱胁迫时,P5CS/ProDH互作能力强于OAT/ProDH。4.龙芸豆17抑制活性氧生成的能力强于龙芸豆10号。干旱胁迫下的丙二醛含量在处理间表现为:SS>LS>CK,丙二醛可以作为苗期芸豆抗旱鉴定的生理指标。干旱胁迫可以提高芸豆苗期叶片抗氧化系统中APX、GPX、SOD、CAT和POD的活性,说明抗氧化系统在对干旱胁迫的响应时,对保护芸豆苗期免受和降低过氧化伤害起到了积极的作用。5.从磷、钾、钙、镁、锌在苗期芸豆植株分布上看,含量从下而上依次升高。干旱胁迫抑制根部对磷、钾、钙的积累,降低了茎部钾、钙的积累。研究认为,叶片中的钾、钙、锌可作为芸豆苗期抗旱性鉴定的重要指标。6.利用转录组测序技术,共检测到27302个基因。龙芸豆17受涝渍和干旱胁迫诱导的特异性差异表达基因数分别为717个和1584个,龙芸豆10中则分别为4400个和235个。根据差异基因检测结果,本研究对其GO功能进行分类以及富集分析,结果表明水分胁迫对龙芸豆17碳水化合物代谢、水解酶活性、多糖代谢、氧化还原酶活性等产生影响,对龙芸豆10光合系统和核糖体生物合成及代谢产生了明显影响。通过对差异基因进行KEGG生物通路分类以及富集分析,结果表明,干旱胁迫引起了龙芸豆17淀粉和蔗糖代谢、MAPK信号转导通路等相关基因的变化,在龙芸豆10号中,干旱胁迫引起了萜类化合物生物合成、亚油酸代谢等基因的明显变化。对差异表达基因所属的转录因子家族进行了分类统计,并且对转录因子的表达量进行聚类,共预测到转录因子编码基因2157个,分属于60个转录因子家族,研究认为,AP2-EREBP、WRKY和NAC类转录因子在两个芸豆品种水分胁迫应答中发挥了重要的作用。根据GO和Pathway功能分析结果,通过对差异基因表达量、差异表达倍数、参考基因组比对等综合分析,推测出18630745等38个抗旱基因,分别与芸豆抗氧化系统、内源激素、渗透调节系统、矿物离子元素等干旱胁迫响应机制密切相关。