香榧(Torreya grandis cv.merrillii)主要分布在我国亚热带丘陵地区,多以果用为目的而广泛栽培的经济林树种,集籽用、油用、药用、材用、绿化、观赏等多种用途于一身,香榧籽仁富含多种营养物质和保健成分。近几年来,除种仁外的其它器官,其利用价值也引起了人们的广泛关注。本文以香榧叶片为研究对象,使用GC-MS测定了不同立地与经营措施下(养鹅模式、林龄、海拔、品种)香榧叶片精油成分和含量的变化,基于分析结果中引起精油变化的主导生态因子为基础,进一步探讨了不同养分添加(N、P)对香榧叶片非挥发性代谢物的影响,使用LC-MS进行广靶代谢物的测定,Illumina进行转录组测序,综合分析了养分添加对香榧叶片代谢物的调控机制。对揭示香榧叶片精油形成机制、养分精准调控及品质改良都具有重要的指导意义。主要结论如下:(1)使用气相质谱检测香榧叶片精油中包含单萜、倍半萜、单萜含氧衍生物、酯类、倍半萜含氧衍生物。不同管理模式(养鹅、未养鹅)的香榧叶片精油检测出31种代谢物,D-柠檬烯、α-蒎烯和异喇叭烯是主要的成分,差异代谢物变异率为16.13%;不同林龄(6年、8年、10年、12年)的香榧精油中检测出33种代谢物,D-柠檬烯、α-蒎烯和异喇叭烯是主要的成分,差异代谢物变异率为21.21%-t25.00%;两个海拔梯度(350m、600m)的香榧叶片精油检测出29种代谢物,D-柠檬烯、α-蒎烯和δ-杜松烯是主要的成分,差异代谢物变异率为3.44%-3.57%;不同品种榧树(香榧、木榧)检测出26种化合物,D-柠檬烯、α-蒎烯和异喇叭烯是主要的成分,差异代谢物变异率为22.73%-23.81%。不同林龄的香榧和不同品种榧树精油代谢物的变异率明显大于不同管理模式和不同海拔的影响,表明香榧精油在合成代谢过程中内源性调节(林龄、品种)强于外部因素(养鹅、海拔)的干扰。(2)养鹅管理显著提高了香榧叶片全磷(TP)的含量,显著降低了叶片钙(Ca)含量,土壤养分硝态氮(NO3--N)、P、Ca、镁(Mg)因养鹅而显著提高,土壤微生物量氮(MBN)却显著下降,不同管理模式产生精油差异的主导生态因子是植物全碳(TC)、TP、Ca和土壤TP、Ca、Mg、NO3--N;随着香榧生长年限的增长,显著降低了叶片的全氮(TN)和Ca含量,多个土壤指标显示香榧林地在10年和12年出现了拐点,主导不同林龄精油产生差异的生态因子是叶片TN、钾(K)和Ca,及土壤中的K元素;不同海拔对植物和土壤养分的影响不是很明显,主导变异的生态因子是叶片K和Ca含量,土壤pH和铵态氮(NH4+-N);香榧叶片TC和TP含量显著高于木榧,产生差异化合物的主导生态因子是TC、TP、TN和Ca;综合分析表明C、N、P、K、Ca元素是影响香榧精油差异代谢物表达量的主导因子。(3)使用液相质谱进行广靶代谢检测,香榧叶片中有201种物质,初生代谢物中小肽类化合物,次生代谢物中黄酮类和有机酸类化合物种类最多。差异代谢物进行富集后主要集中在丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢途径、嘌呤代谢途径、色氨酸代谢途径、半乳糖代谢途径和谷胱甘肽代谢途径。由此得知,N、P添加后香榧差异代谢物变化主要影响的是C、N代谢相关途径。(4)使用Illumina测序,Trinity软件进行组装,共得到100644个基因序列,比对到四大数据库Nr、SwissProt、KEGG和COG/KOG,有16558个基因序列达到共同注释。共有20457条转录本注释到KOG,转录因子排名前10的是ERF、bHLH、C2H2、MYB_related、Trihelix、MYB、WRKY、GRAS、C3H 和 NAC 家族。2663个转录本为R基因,其中N、RLP、TNL家族最多。差异基因进行GO功能注释主要富集在生物学过程中的蛋白质加工、蛋白质的成熟,及分子功能的肽酶活性、水解酶活性、核苷酸结合。根据GO注释筛选出功能最丰富的20个差异基因,其中7个为参与氮代谢的转运蛋白。KEGG富集分析,主要富集的代谢通路有苯丙素的生物合成通路、代谢通路、次生代谢物的生物合成、氨基糖和核苷酸糖代谢。(5)对差异代谢物和差异基因进行关联分析,棉子糖、松三糖及相关基因聚为一簇,其它化合物(多为小肽)与相关基因聚为一簇。N、P添加后棉子糖的丰度显著下调,注释在半乳糖代谢途径上,与半乳糖醇合成酶、棉子糖合成酶、α-半乳糖苷酶基因表达量的变化有关。综上所述,香榧叶片精油的功能成分具有一定的开发价值,其含量的变异特征受到多种生态因子的影响,精准的N、P调控不仅显著影响到植物的C、N循环,也显著影响到与植物生长发育、逆境胁迫有关的棉子糖含量,半乳糖代谢途径中参与调控的酶基因,在食品和饲料工业、制浆造纸、制糖、制药工业中具有巨大的应用潜力。