杉木是我国南方地区重要的造林树种之一,在森林资源总量中占有非常大的比重。近年来的多代连栽已导致杉木人工林产量逐代下降,林地养分亏缺是限制杉木人工林产量的重要因素。大量研究结果表明,制约植物生长和产量提高的主要因素之一就是土壤中磷元素的匮乏。在我国南方地区土壤中,磷素全量高,但这些磷大多数都以植物不能直接吸收的形式存在,特别是南方地区红壤的富铝化作用非常强烈,铁铝固定了土壤中大量磷,导致土壤中植物可以直接吸收的有效磷含量非常低,低磷环境严重影响杉木正常生长。在自然界的植物中,很多物种都能够在低磷环境中正常生长。普遍认为,在生态系统中植物对磷胁迫的耐性有利于植物对土壤中营养物质的吸收和对环境的适应能力。植物对低磷胁迫有关的生理学、形态学响应国内外学者进行了较多研究。但目前对耐低磷基因型杉木是如何感受土壤介质中磷的有效性并形成可识别信号,从而调节相关蛋白的表达,影响杉木的生长和发育,最终导致内部蛋白表达的变化的分子机制尚不很清楚,特别是有关耐低磷基因型相关蛋白的种类及其调控机制研究相对较少,而这些机制又是阐明杉木耐低磷途径的关键。有鉴于此,本项目从蛋白质组学研究角度出发,研究耐低磷杉木基因型在受到低磷胁迫时的蛋白质表达模式,这有利于从分子角度阐述出杉木耐低磷的作用机理。本研究通过模拟低磷胁迫试验,选用导师课题组前期研究筛选的耐低磷基因型杉木M4作为试验材料,结合课题组前期研究成果,建立了基于低磷胁迫下杉木叶片蛋白双向电泳体系,通过双向电泳技术,得到了低磷胁迫下M4号杉木叶片蛋白差异表达图谱,并使用ImageMaster2D Platinum7软件分析比较了杉木叶片在对照与低磷处理下的蛋白质表达图谱。研究主要结果如下：(1)建立了适用于耐低磷基因型杉木叶片双向电泳试验的优化技术。分别从蛋白质干粉的提取方法、蛋白质干粉的溶解过程、离心速度、蛋白质上样方式及上样量的选择等方面优化了杉木叶片双向电泳技术。结果显示：优化的试验过程提高了杉木叶片蛋白质的提取效率,也增加了蛋白质样品的溶解效率；图谱方面是提高蛋白质图谱内蛋白点的检测与分辨率,减轻了蛋白质样品转移时发生的拖尾现象；对考马斯亮蓝染色法和银染法进行比较后,选用银染法,染色得到的蛋白质图谱分辨率高。(2)凝胶分析时,把ImageMaster2D Platinum7软件内相关参数设置为Smooth值为2、Min Area值为5、Saliency值为600,能够去除大量的假点与杂质,从而获得比较好的蛋白质点检测结果。为保证分析结果的可靠性与准确性,根据统计学原理对筛选出的蛋白点进行分析,找到了具显著差异性的蛋白点。(3)不同磷胁迫处理耐低磷基因型杉木叶片蛋白质表达不同,其中重度胁迫处理时随胁迫时间的延长,差异表达的蛋白点增加。处理5d时,筛选出85个差异表达的蛋白点,其中上调表达74个,下调表达11个；处理10d时其差异表达的蛋白点上升至103个,其中上调表达92个蛋白点,74个只是表达量的上调,18个是受到胁迫后新产生,下调表达的蛋白点有11个。中度胁迫处理5d与10d时其差异蛋白质表达差异不明显。均有59个蛋白点存在显著差异,其中上调表达52个,下调表达7个。(4)耐低磷M4号杉木基因型在不同磷胁迫处理时,与蛋白质表达相关的生理指标响应不同,外观表现为：中度处理与重度处理条件下杉木苗木叶片出现轻度萎蔫；其中中度胁迫处理时,叶片蒸腾速率与净光合速率分别比对照下降了14.4%和11.1%；重度胁迫时,叶片蒸腾速率与净光合速率分别比对照下降了16.2%和12.2%。这也说明低磷胁迫会影响植物对磷的吸收以及光合器官内有关酶的合成,从而抑制杉木正常的光合作用过程。