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芍药(Paeonia lactiflora Pall.)是重要的观花草本,适宜在冷凉干燥环境,而忌炎热酷暑。作为我国的传统名花之一,芍药由于其优良的观赏特性而在我国广泛应用。近年来,我国长江中下游流域及其以南地区也开始大规模从北方地区引种芍药,但由于夏季气温高、高温持续时间长,大部分芍药品种表现出对高温气候的不适应,严重影响了观赏效果,制约了芍药在我国南方城市的推广与应用,因此,如何缓解高温对芍药的胁迫伤害是目前亟待解决的重要问题。而系统研究芍药高温胁迫的响应机制并进行相应的化学调控,对于缓解高温对芍药的胁迫伤害、改善芍药在南方越夏困难具有十分重要的理论和实践意义。为此,本论文分析了高温胁迫对芍药的影响,探讨了多效唑(PP333)、海藻糖对芍药高温胁迫的缓解效应,并基于转录组与小RNA测序研究了芍药高温胁迫的响应差异,主要结果如下:(1)高温胁迫使得芍药叶片颜色变浅、变黄,降低了 SPAD值、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、最大荧光(Fm)、潜在最大光能利用效率(Fv/Fm)、实际光能利用率Y(Ⅱ)和相对电子传递速率(ETR),提高了光系统Ⅱ的基础荧光(Fo)、调节性能量耗散的量子产量(Y(NPQ))和非调节性能量耗散的量子产量(Y(NO)),导致叶片气孔关闭、保卫细胞受损、细胞压缩变形、液泡变小或破裂、细胞器逐渐解体,出现大量淀粉粒。(2)PP333处理能够降低高温胁迫下芍药叶片的电解质外渗率,减轻膜脂过氧化,抑制超氧阴离子(O2·-)和过氧化氢(H2O2)的产生和积累,提高过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,提高Pn、Gs、Tr、Ci、WUE、Fv/Fm和Y(Ⅱ),降低Y(NO)和Y(NPQ),降低叶片细胞结构的伤害程度,同时还能够提高耐热相关基因的表达水平,尤其是 HSP70-1、HSP70-2 和 HSP20。(3)海藻糖处理同样能够降低高温胁迫下芍药叶片的电解质外渗率,减轻膜脂过氧化,抑制超氧阴离子、H2O2的产生和积累,提高CAT和SOD的活性,提高Pn、Ci、WUE、Fv/Fm和Y(Ⅱ),降低Gs、Tr、Y(NO)和Y(NPQ),降低叶片细胞结构的伤害程度,同时还能够提高耐热相关基因的表达水平,尤其是HSP40-1、HSP40-2和POD。(4)鉴定’紫凤羽’、’红艳争辉’和’大富贵’等3个芍药品种在耐高温能力,’紫凤羽’耐高温能力较强,’红艳争辉’次之,’大富贵’较差。在此基础之上,对3个品种进行了转录组测序,共获得81,599个Unigene,其中34,940个被注释,成功构建了高温胁迫下芍药的转录组数据库。随后,通过对’紫凤羽’和’红艳争辉’不同发育阶段样品进行数字基因表达谱分析,共筛选到161个与高温胁迫响应相关的差异表达基因(DEGs),其中包括热激蛋白基因(HSP)、转录因子、植物激素和信号转导相关基因、活性氧(ROS)清除系统相关基因、脂肪酸合成相关基因和次级代谢相关基因,这些基因对高温胁迫及时、高效的响应赋予了’紫凤羽’较高的耐热性。在161个差异基因中,有10个基因在’紫凤羽’和’红艳争辉’高温胁迫下的发育过程中的表达均显著上调,并且在前者中的表达水平远高于后者,将其鉴定为与耐热相关的关键基因,包括异戊二烯合酶基因(ISPS),2个过氧化物酶基因(POD),1个3-氧代酰基-酰基载体蛋白还原酶基因(FABG),3个转录因子基因(bHLH,NAC和WRKY),1个HSP20和3个HSP70基因。(5)构建了’紫凤羽’和’红艳争辉’ 2个cDNA文库,对其进行小RNA测序后分别获得 24,008,974 和 21,981,360 个 rawreads,组装后得到总共 45,016,796 个 sRNA、6,297,1 11个uniquesRNA。在’紫凤羽’中鉴定得到271个保守miRNA和9个新miRNA,在’红艳争辉’中鉴定得到236个保守miRNA和10个新miRNA。其中,71个已知miRNA(对应272个预测靶基因)和3个新miRNA(对应4个预测靶基因)在两个品种中呈现差异性表达。随后,对前人文献中报道的受高温胁迫调控的7个候选miRNA及其靶基因表达水平进行分析,其中 miR172c-3p、miR395a、miR397a、miR408-5p 和 miR827 受高温胁迫后表达上调,并且在耐热品种’紫凤羽’中表达水平更高,它们可能参与了转录后的高温胁迫响应。