中国水仙（Narcissus tazetta L.var.chinensis）是多花水仙的一个变种,是中国传统名花之一,喜温暖湿润的环境,适宜在中国南方栽培,但春夏季温度过高会缩短植株生长周期,令植株较早进入休眠,影响植株的正常生长和营养积累。目前,温室效应正导致全球环境逐渐变暖,气温变化对漳州水仙生产的影响日趋凸显。由荷兰引进的迟花型多花水仙‘Avalanche’具有耐高温、育期长、物候期迟的特性,深受当地花农的青睐。因此利用‘Avalanche’水仙独特的耐热性,研究其耐热生理机制,筛选耐热相关的基因,对今后探究水仙属植物在高温环境中的应对机制,增强水仙抵抗高温的能力以及进一步培育具有良好耐热特性的水仙品种具有重要意义。本研究采用多花水仙‘Avalanche’和漳州水仙‘金盏银台’为试验材料,通过对两者在高温处理（35℃）下,0 d（T1）、10 d（T2）、20 d（T3）、30 d（T4）的表型观察、各部位的生理指标鉴定、叶片转录组测序分析、差异表达基因及差异表达基因共表达网络分析、相关基因的筛选和定量验证等研究,在生理和基因层面上探讨多花水仙‘Avalanche’耐高温的机制。本研究的具体结果如下:1.在高温处理下,‘金盏银台’的叶片相比于‘Avalanche’叶片,发黄枯萎得更快,高温胁迫处理第5 d,叶尖开始发黄,第30 d全部叶片发黄萎蔫,部分叶片整叶干枯;而‘Avalanche’叶片始终保持常绿状态,直到第30 d部分叶尖开始发黄。这表明,当‘Avalanche’处于较长时间的高温环境下时,具有极强的适应能力。2.在高温处理第30 d,‘Avalanche’叶片中,可溶性糖、淀粉、蛋白质、丙二醛（MDA）以及过氧化氢酶（CAT）含量较处理前上升,过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）的含量降低;鳞片中,可溶性糖、蛋白、CAT含量增加,MDA、POD、SOD含量减少,淀粉含量变化不明显。‘金盏银台’的表现则几乎相反,30 d高温胁迫处理令其大部分生理指标直线下降。说明高温胁迫下两个品种生理变化差异明显,渗透调节物质升高、抗氧化系统稳定是‘Avalanche’耐高温的生理机制。3.利用RNA-seq技术,分析高温胁迫三个时期（T1、T2、T3）‘Avalanche’和‘金盏银台’水仙叶片18个样品的转录组,共得到4.0×10~8条原始数据,获得159,577条Unigenes,平均长度和N50分别为845 bp和1075 bp,各样品Q20碱基百分比大于96.2%,Q30碱基百分比不低于90.36%,说明转录组测序质量较高。159,577条数据与各数据库进行比对,能够注释到KO、NR、PFAM、NT、KOG、GO和Swiss Prot数据库的基因数（百分数）分别为25,003（15.66%）、65,616（41.11%）、43,982（27.56%）、34,267（21.47%）、10,810（6.77%）、43,979（27.55%）和45,255（28.35%）条。经q RT-PCR随机验证转录组基因表达趋势,与转录组测序结果基本一致,这说明了本次转录组的组装结果较好,准确度较高。4.分别对T1-T2和T2-T3两个时间段‘Avalanche’和‘金盏银台’两个品种品种内的差异表达基因进行分析。在T1-T2时间段,‘Avalanche’中氧化还原类基因稳定表达;T2-T3时间段,植株开始适应高温,信号传导和渗透调节作用相关的功能基因变得活跃。‘金盏银台’T1-T2时间段抗氧化系统和光合作用系统被破坏;T2-T3时间段,有关植物衰老的基因表达增强,而保护植株抵抗逆境的渗透调节、光合作用以及非酶抗氧化系统功能基因的表达量显著降低。两个品种高温处理过程基因表达的变化与生理变化趋势一致。总的来看,氧化还原系统主要参与了T1-T2时间段水仙对高温胁迫的反应,T2-T3时间段则是主要是渗透调节物质相关基因的参与;此外信号传导功能的基因贯穿始终,在不同时间段都发挥重要作用。5.比较‘Avalanche’和‘金盏银台’在高温处理同一时期（T1、T2、T3）叶片的差异表达基因,结果显示在T1和T2时期,两个品种上、下调差异表达基因数量基本保持持平,T3时期‘Avalanche’相比‘金盏银台’表达量高的基因数量明显增多,差异值也更大。比较品种间差异表达基因的功能,发现与渗透调节作用相关的通路或途径被显著富集,进一步说明渗透调节物质的积累是高温处理下‘Avalanche’区别于‘金盏银台’最重要的因素。6.利用加权基因共表达网络分析（WGCNA）从18个多花水仙样品的表达数据中鉴定出10个基因共表达模块,研究它们与温度处理时期的关系,筛选出‘Avalanche’适应高温过程中4个关键模块MEbrown、MEdeeppink、MElavenderblush3和MElightcyan,并从4个模块中筛选出65个与信号传导、活性氧的产生和清除、光合作用、碳水化合物代谢和运输、激素调控途径以及热激蛋白（HSPs）和其他高表达伴侣蛋白有关的核心耐热基因。分析‘Avalanche’耐热过程重要的Ca2+信号传导途径和可溶性糖与淀粉合成代谢途径基因的表达,发现Ca2+信号传导途径的基因在‘Avalanche’植株的受胁迫过程表达量显著上升,增强植物体的防御机制;可溶性糖和淀粉的合成和分解路径里,海藻糖和果糖被大量合成,淀粉也在T1-T2时间段被大量积累,但是其分解路径却受到阻碍,这一情况与‘Avalanche’高温胁迫下碳水化合物积累的生理测定结果吻合。此外构建每个模块核心耐热基因的调控网络,发现Ca2+信号传导基因、氧化还原反应基因、渗透调节作用基因以及HSP蛋白分别组成各自庞大的基因调控网络,调控‘Avalanche’的耐热反应。7.以上研究结果初步说明了‘Avalanche’在较长时间高温胁迫下,T1-T2阶段抗氧化剂从细胞中去除多余的活性氧,使得细胞稳态得以维持;T2-T3时间段植株诱导大量的抗逆相关基因以适应高温,包括渗透调节物质、Ca2+信号传导以及热激蛋白等代谢和调控途径,所以高温处理10～20 d是‘Avalanche’植株主动抵御高温胁迫的关键。