杜鹃花是杜鹃花科（Ericaceae）杜鹃花属（Rhododendron）的世界著名观赏植物。干旱是杜鹃花在园林应用中遭受的主要环境障碍,但目前杜鹃花适应干旱的研究不足,尤其是对干旱胁迫响应的分子机理研究尚属空白。本论文以分布广泛、耐旱性极强的马缨杜鹃（R.delavayi Franch.）为材料,分析干旱及复水过程中的形态结构、生理生化物质和气体交换特性的变化,了解马缨杜鹃适应干旱的生理机制;同时利用转录组测序技术,对干旱和对照的差异表达基因进行分析,了解马缨杜鹃在干旱过程中的基因表达特征,明确其适应干旱的主要代谢路径及相关基因的表达。研究结果从形态、生理和分子生物学等多层次阐明马缨杜鹃适应干旱的机理,为耐旱杜鹃品种的选育和节水型园林植物的开发及利用提供理论基础。主要研究结果如下:1.干旱胁迫对马缨杜鹃叶肉细胞和叶绿体超微结构产生显著影响。随着干旱胁迫程度加深,细胞受迫害程度加重,并在持续干旱12天后,叶肉细胞出现质壁分离和空泡化,叶绿体部分皱缩成近球形,不再贴壁分布,基粒和基质类囊体出现弯曲,排列紊乱,叶绿体结构发生异常。2.马缨杜鹃叶片的生理生化物质对干旱和复水均表现出较强的耐旱适应性变化。随着干旱胁迫的增加,叶片的丙二醛（MDA）含量显著升高,脯氨酸和可溶性糖含量增加,超氧化物歧化酶（SOD）活性也随着干旱胁迫的增加而增加;复水后,MDA含量、脯氨酸和可溶性糖含量、SOD酶活性均下降。3.马缨杜鹃的气体交换特性对干旱表现出较强的适应性。在持续干旱4天的情况下,叶片净光合速率（AN）轻微下降,气孔导度（gs）和叶肉导度（gm）几乎无变化;持续干旱8天,AN、gs和gm均显著下降;AN和gs在持续干旱9天后快速下降,gs数值为0.02 mol CO2 m-2s-1,达到严重干旱胁迫水平;持续干旱10天后复水仅一天,AN、gs和gm均快速恢复至对照水平的80%以上。4.随着干旱胁迫的加重,叶绿素荧光参数如光化学猝灭系数（qP）、光合系统Ⅱ实际光化学效率（ΦPSII）以及电子传递速率(Jflu)均有所下降,但光合系统II的最大量子效率（Fv/Fm）并没有下降;复水后仅1天,叶绿素荧光参数均恢复至对照水平,表现出极强的恢复能力。5.光合作用的限制分析表明,持续干旱4天时,气孔限制（SL）对光合作用的限制可忽略不计,叶肉导度限制（MCL）和生化限制（BL）是主要限制因子;持续干旱8天,SL和MCL明显增加,但MCL增加幅度较大,BL保持相对恒定;复水后,无论光合作用的恢复程度如何,MCL均是复水过程中的主要限制因子。终上,在持续干旱及复水过程中,MCL是主要的限制因子,gm在马缨杜鹃光合作用中扮演了重要角色。6.利用高通量测序技术,建立了马缨杜鹃干旱胁迫下的转录组数据库,组装得到86,855个平均长度为1870 bp的unigene,从中找出22,728个差异表达基因。其中,与光合作用、植物激素信号转导、类黄酮合成代谢路径相关的基因高度富集,暗示这些代谢路径在马缨杜鹃的干旱应答过程中可能起重要作用。7.对富集得到的代谢路径深入分析发现:干旱胁迫下,参与编码叶绿素蛋白复合体（LHC）、PSII和PSI蛋白复合体、光合电子传递链的基因的表达量明显增加,表明其在光合作用系统的保护和修复过程中起了重要作用;在植物激素信号转导途径中,油菜素内酯（BR）代谢途径的差异基因高度富集,暗示BR代谢途径在马缨杜鹃的干旱应答中起关键作用;类黄酮合成途径中,黄酮醇和花青素的合成通过动态平衡对分支点中间产物二氢黄酮醇形成竞争,类黄酮合成途径从黄酮醇向花青素途径转移。上述结果显示,持续干旱对马缨杜鹃的叶肉细胞和叶绿体超微结构具有显著影响,其叶片的生理生化物质对干旱和复水过程表现出较强的适应性,在分子水平上,马缨杜鹃主要通过调控与光合作用、植物激素信号转导、类黄酮合成等代谢路径相关的基因表达来适应干旱。研究结果补充和完善了杜鹃属植物适应干旱的机理,对杜鹃属植物的遗传改良及节水型园林植物的开发及利用具有重要的理论和实际指导作用。