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黄土高原地区是我国最大的苹果产区,也是最优产区,但是该地区降水量偏少,且降水季节分配不均。干旱缺水已经影响了苹果产量和品质,阻碍了苹果产业的健康、可持续发展。挖掘苹果本身的抗旱相关基因,了解苹果的抗旱调控机理,将为苹果抗旱分子育种提供理论基础。本研究通过苹果干旱相关性状的全基因组关联分析,筛选出与苹果抗旱相关的基因,并对筛选到的候选基因进行了抗旱功能和分子机制解析。主要研究结果如下:1.苹果干旱相关性状的全基因组关联分析。以嫁接在平邑甜茶上的103个苹果盆栽品种为试验材料,进行为期12天的自然干旱处理。根据干旱后萎蔫程度、叶片相对电导率、可溶性蛋白含量和丙二醛含量等4个生理指标的平均隶属函数值,得出103个苹果品种的抗旱性综合评价结果。具体结果如下:Ⅰ级为强抗旱水平,包含15个品种;Ⅱ级为抗旱水平,包含32个品种,Ⅲ级为中等抗旱水平,包含46个品种,Ⅳ级为弱抗旱水平,包含10个品种。根据自然条件下叶片气孔密度和蜡质组分以及干旱后叶片可溶性蛋白含量、丙二醛含量和相对电导率,进行全基因组关联分析,发现在以上5个性状中叶片相对电导率和蜡质组分的全基因组关联结果较好,并且叶片蜡质组分中多个组分具有显著的关联信号峰。值得注意的是,通过分析注释结果,发现有五个蜡质组分均筛选到了MD17G1050900。进一步在Tair数据库比对,发现MD17G1050900蛋白序列N端（具有R2-R3 domain）与拟南芥At MYB94和At MYB96的蛋白序列N端表现出高度相似性。由于MD17G1050900蛋白序列与拟南芥At MYB94的蛋白序列相似度更高,因此将MD17G1050900命名为“MdMYB94”。2.苹果MdMYB94通过促进苹果叶片蜡质合成正调控苹果的抗旱性。首先获得了MdMYB94过表达转基因苹果愈伤组织,并检测了转基因愈伤和野生型愈伤中蜡质前体脂肪酸的含量,发现在转基因愈伤中4种脂肪酸含量均显著高于野生型,表明MdMYB94具有促进蜡质前体合成的功能。另外,MdMYB94过表达转基因愈伤组织经过PEG模拟干旱处理后,鲜重大于野生型愈伤,表明MdMYB94过量表达提高了苹果愈伤的抗旱性。进一步获得了MdMYB94过表达转基因苹果植物,检测了植物叶片中十种蜡质成分,发现MdMYB94过表达植物中有八种蜡质成分的含量均明显高于野生型GL-3植物,表明MdMYB94具有促进苹果叶片蜡质合成的功能。另外,短期干旱处理后,与GL-3植物相比,MdMYB94过表达植物具有更高的存活率,更低的离子渗透率,更少的丙二醛含量和过氧化氢含量,以及更高的抗氧化酶活性。同时干旱处理后,MdMYB94过表达植物中蜡质含量也显著高于GL-3植物,表明过量表达提高了苹果植物的抗旱性。3.苹果MdMYB94下游靶基因MdGH3.6（生长素响应基因）负调控苹果的抗旱性。试验发现MdMYB94可以直接结合MdGH3.6（MDP0000402444）的启动子并抑制其表达。为研究MdGH3.6在苹果抗旱中的功能,获得了MdGH3.6过表达转基因苹果植物。MdGH3.6过表达植物的茎长、根长、不定根数量和地上部生物量明显低于GL-3植物。短期干旱处理后,与GL-3植物相比,MdGH3.6过表达植物存活率、抗氧化酶活性、光合能力、蜡质含量以及苯丙烷和类黄酮途径的次生代谢产物水平显著降低,表明MdGH3.6的过量表达降低了苹果的抗旱性。苹果基因组有6个GH3.6的同源基因（MDP0000402444、MDP0000132162、MDP0000209432、MDP0000873893、MDP0000872660和MDP0000666539）,进一步发现这6个同源基因的表达都能被干旱抑制。鉴于这6个基因的高度同源性,获得了沉默这6个基因的转基因植物（Md GH3 RNAi）。Md GH3 RNAi植物的根长、不定根数量和地上部生物量明显高于GL-3植物。短期干旱处理后,与GL-3植物相比,Md GH3 RNAi植物存活率、抗氧化酶活性、光合能力、蜡质含量以及苯丙烷和类黄酮途径的次生代谢产物水平显著升高,表明沉默6个GH3基因提高了苹果的抗旱性。长期干旱处理后,Md GH3 RNAi植物生长量、光合能力、根系生物量、根导水率、地上部导水率、根冠比以及水分利用效率均显著高于GL-3植物,表明Md GH3 RNAi植物在长期干旱胁迫下具有更强的适应能力。4.Md GH3 RNAi转基因植物作为砧木提高了接穗性能。以GL-3、M9-T337（早花早果矮化砧）和Md GH3 RNAi转基因植物为砧木嫁接长富二号（Fuji）,进行了长期干旱处理。长期干旱处理后,与Fuji/M9-T337和Fuji/GL-3植物相比,Fuji/RNAi植物的生长量、叶片生物量、光合速率和水分利用效率均显著升高,表明苹果Md GH3 RNAi植物作为砧木提高了接穗在长期干旱胁迫下的抗旱性。在经历长期干旱的嫁接组合中,与Fuji/GL-3植物相比,Fuji/RNAi植物和Fuji/M9-T337植物具有早花早果特性,而且接穗果实更大,品质更高。而Fuji/RNAi植物和Fuji/M9-T337植物在开花率、坐果情况、果实大小和果实品质上表现相似。综上所述,五个蜡质组分全基因组关联分析均筛选到了MdMYB94,并且MdMYB94可以通过促进苹果叶片蜡质合成正调控苹果的抗旱性。而MdMYB94下游靶基因MdGH3.6可以通过负调节表皮蜡含量、根长、抗氧化酶活性以及苯丙烷和类黄酮途径的次生代谢产物,从而负调控苹果的抗旱性。另外,与GL-3植物作为砧木相比,Md GH3 RNAi植物作为砧木,能够提高接穗的抗旱性以及果实大小和品质。而与M9-T337植物作为砧木相比,Md GH3 RNAi作为砧木在提高接穗抗旱性的同时没有降低接穗果实的大小和品质。