柑橘是世界第一大水果,也是我国第一大水果。我国柑橘栽培区主要分布在长江流域及其以南的亚热带地区。随着我国柑橘产量和种植面积的不断增加,土壤养分的供应不足及养分之间供应不平衡已经成为影响柑橘产业持续发展的重要因素,其中以柑橘缺镁现象尤为严重。类似于柑橘缺硼,缺镁会导致柑橘叶片脉间失绿、叶脉木质化、膨大和开裂。柑橘园常年缺镁易造成树体营养失衡,果实产量降低。目前,有关柑橘缺镁造成的叶脉木质化机理研究较少。本研究以砂培雪柑[Citrus sinensis（L.）Osbeck]实生苗为试验材料,设置连续16周镁缺乏[0 m M Mg（NO3）2]和镁充足[2m M Mg（NO3）2]处理,研究缺镁对雪柑实生苗叶片光合特性、叶片及叶脉养分含量的影响;基于生理、转录组学、蛋白质组学和代谢组学探讨缺镁叶脉木质素积累的分子生理机制。主要研究结果如下:1、缺镁抑制中下部叶片CO2同化率并诱导叶脉木质化缺Mg诱导的叶片脉间失绿,叶脉木质化、膨大和开裂,以及叶片光合和相关参数的改变均是下部叶片比中部叶显著,但在上部叶中并没有观察到这些现象。这可能与缺Mg时Mg从老叶向幼叶的转运增加有关,因为叶片中的Mg含量随着叶龄的增加而降低。缺Mg引起的叶脉木质化、膨大和开裂并不是由缺Mg导致的B缺乏所引起的。缺Mg中下部叶片CO2同化率降低与光合电子传递链受损导致能量吸收和转移效率下降有关。2、蛋白质组学分析表明,缺镁诱导的叶脉木质化与参与苯丙烷生物合成途径,激素生物合成和运输,谷胱甘肽代谢的蛋白丰度增加有关与镁充足的下部叶脉（MSVLL）相比,镁缺乏的下部叶脉（MDVLL）中总可溶性糖（葡萄糖+果糖+蔗糖）、淀粉和纤维素含量均低于MSVLL,但木质素含量高于MSVLL。然而,在镁缺乏的上部叶脉（MDVUL）与镁充足的上部叶脉（MSVUL）之间,这4个参数无显著差异。Mg缺乏引起的下部叶脉非结构性碳水化合物、细胞壁成分和蛋白质含量的变化均大于上部叶脉。采用无标记液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析方法,本研究分别从MDVLL vs MSVLL和MDVUL vs MSVUL中鉴定1229个和492个差异蛋白（DAPs）。进一步分析表明,在MDVLLvs MSVLL中,木质素含量增加引起叶脉膨大和破裂与（1）参与苯丙烷生物合成、激素生物合成和谷胱甘肽代谢的蛋白丰度增加;（2）参与木质素生物合成的其他差异蛋白（如Cu/Zn-SOD、AO和ABC转运蛋白）丰度增加;和（3）参与细胞壁代谢的蛋白[如伸展蛋白、Rho GTPase-activating protein gac A、抗坏血酸氧化酶（AO）、monocopper oxidase-like protein和木葡聚糖内糖基转移酶（XTHs）]丰度增加等有关。3、转录组分析表明,缺镁诱导的叶脉木质化与参与木质素生物合成,细胞周期调控和细胞壁代谢相关的转录因子和基因的表达上调有关应用RNA-Seq,本研究分别从MDVLL vs MSVLL和MDVUL vs MSVUL中获得了3065个上调和1220个下调的基因和1390个上调和375个下调的基因。MDVLL vs MSVLL和MDVUL vs MSVUL中,共同的差异表达基因（DEGs）1473个,其中1463个DEGs表达趋势相同。进一步的分析表明,缺镁诱导的下部叶脉木质化、膨大和开裂与（1）参与木质素生物合成、细胞周期调控和细胞壁代谢的众多转录因子和基因上调;以及（2）活性氧（ROS）、植物激素和细胞壁完整性（CWI）信号被激活等因素有关。4、代谢组学分析表明,缺镁诱导的叶脉木质化与参与木质素合成的前体代谢物含量增加有关利用基于UPLC-MS/MS广泛靶向代谢组学技术,本研究从MDVLL vs MSVLL中共检测出344种差异代谢物（DAMs）,其中200种上调,144种下调。进一步分析表明,（1）缺Mg促进叶脉木质素合成的前体化合物糖（D-葡萄糖-6-磷酸和葡萄糖-1-磷酸）和氨基酸（苯丙氨酸、色氨酸、脯氨酸和鸟氨酸等）的积累;（2）缺Mg上调叶脉中苯丙烷生物合成,抑制类黄酮合成,从而促进典型木质素单体（对-香豆醇、芥子醇和松柏醇）的合成;和（3）缺Mg促进叶脉中木质素单体酚胺（阿魏酰酪胺）的积累。总之,在MDVLL vs MSVLL中,大量与木质素合成相关的代谢产物（糖、氨基酸、苯丙素和酚胺）含量显著增加,从而促木质素的积累。多组学联合分析表明,蔗糖代谢、磷酸戊糖途径、糖酵解途径、精氨酸-脯氨酸代谢、黄酮-黄酮醇合成、苯丙氨酸代谢以及酚胺类物质代谢可能参与了缺镁诱导的叶脉木质化、膨大和开裂。总之,本研究从生理、转录组、蛋白质组和代谢组层面揭示了缺镁雪柑木质化叶脉中木质素的积累机制,为进一步揭示柑橘对缺镁的适应机制提供了理论基础,为最终提高柑橘的耐缺镁能力,实现柑橘高产优质栽培提供科学依据。