紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是一种品质优良的豆科牧草,其含有丰富的营养成分、叶片中蛋白质含量高且适口性较好,种植主要分布在西北、华北地区,由于其生长周期中需水量较大,而我国农用土地中大部分处于干旱和半干旱地区,所以紫花苜蓿的种植受到一定程度的限制。本文选用紫花苜蓿作为试验材料,利用PEG-6000模拟干旱环境,分别采用沙培法和水培法探究喷施独脚金内酯对干旱胁迫下紫花苜蓿生长和生理指标及相关分子机制的影响。本文主要的研究结果如下:1.添加不同浓度的人工合成类似物GR24对紫花苜蓿生长影响并不一致。其主要表现为:与对照组相比,添加0.1 μM的GR24提高紫花苜蓿株高、根长及根茎叶的鲜重。与干旱胁迫处理组相比,尤其是0.1 μM的GR24处理使得根长和叶片鲜重分别显著增加36.7%和66.7%。不同浓度的GR24均可缓解干旱胁迫对紫花苜蓿叶绿素含量的降解作用。浓度为0.01 μM和0.1 μM的GR24显著性提高紫花苜蓿叶片和根系中渗透调节物质含量,1 μM浓度的GR24降低叶片中可溶性蛋白含量。不同浓度的GR24均降低干旱胁迫下叶片的相对电导率和丙二醛含量,缓解干旱胁迫对细胞膜透性造成的损伤。不同浓度的GR24使得干旱胁迫下紫花苜蓿叶片和根系中的抗氧化酶活性与干旱处理组相比显著性增强,其中添加0.1 μM的GR24后,叶片和根系中抗氧化酶活性增强幅度最大,叶片中POD和CAT的活性分别提高26.1%和27.6%。2.选择浓度为0.1 μM的GR24喷施后的紫花苜蓿叶片作为材料进行转录组学高通量测序分析,有72个差异表达基因均出现在不同处理组比较组中。在干旱胁迫处理组和干旱胁迫下添加GR24处理组比较中,富集的KEGG差异通路主要是植物激素信号转导通路,GO功能富集数量最多的是转录调节活性和DNA结合转录因子活性。利用qRT-PCR对挑选出的24个差异基因进行验证发现,差异基因主要富集在ABA信号通路,该通路主要富集PYL/PYR和PP2C基因家族。GR24可能主要是通过诱导ABA信号途径调控气孔关闭减少水分蒸发从而减轻干旱胁迫造成的损害。3.利用JIP试验分析GR24缓解干旱胁迫下紫花苜蓿叶片光合作用的机理,研究结果表明在干旱胁迫条件下通过喷施GR24可以提高叶绿素a荧光OJIP瞬态曲线,具体表现为:在干旱胁迫条件下添加GR24可以紫花苜蓿叶片的初始荧光(Fo)、J点的荧光强度(Fj)、i点的荧光强度(Fi)和最大荧光(Fm)值,除此之BI 10773分子式外,GR24还显著提高量子产量和效率、降低比能量通量,并提高Pi_ABS和PItotal的值。利用qRT-PCR对与光合作用有关的7个基因表达量进行测定,发现喷施GR24后,光合作用和细胞色素合成相关基因表达量均上调。4.水培法种植材料后通过代谢组学分析鉴定干旱条件下GR24喷施叶片后紫花苜蓿根系分泌物中的代谢产物。干旱胁迫处理组和干旱胁迫下添加GR24处理组中,共有富集在12个差异代谢通路上的14种差异代谢物。其中有5种代谢物的含量在GR24喷施后下调,9种代谢物产量上调。GR24可以通过加强三羧酸循环和戊糖磷酸途径改善植物根系的呼吸作用,提高迷迭香酸含量增强根系Medicina perioperatoria的抗氧化酶活性清除过量活性氧selleck化学,进而缓解干旱胁迫对植物造成的损伤。综上所述,干旱胁迫对紫花苜蓿植株的生长和生理均造成损伤,而添加0.1 μM的GR24可以通过增强叶片的光合作用能力,调控气孔关闭减少水分蒸发缓解干旱胁迫造成的损伤。除此之外,0.1 μM的GR24喷施可以通过增强根系呼吸和清除过量活性氧提高根系的活力。该结论为利用GR24提高紫花苜蓿的抗旱性提供理论参考依据。