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南荻（Miscanthus lutarioriparius）作为禾本科芒属的中国特有物种，被认为是最有潜力的第二代能源作物之一。由于我国拥有大面积不适合于粮食生产或有效放牧的半干旱、盐碱化等边际性土地，培育耐干旱、寒冷、瘠薄和盐碱的第二代能源作物，必将对我国的能源独立和环境改善产生现实和深远的影响。 研究南荻在胁迫环境下的光合相关性状能够为选育优良的抗逆种质资源、培育耐胁迫的能源作物奠定基础。本研究从干旱和盐胁迫这两种主要的非生物胁迫环境入手，在山东东营的滨海盐碱试验地，将采集的南荻野生居群随机分区组种植，经过两个生长季后，对每个居群随机取样，测定其光合参数（光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率等），并进行转录组测序，进而将光合性状与转录组表达量进行关联分析。针对干旱胁迫，将南荻14个居群分别种在原产地附近的湖北江夏试验地和半干旱的甘肃庆阳试验地，对每个试验地的居群随机取样测定其光合参数，并进行转录组测序，进而分地点将光合性状与转录组表达量进行关联分析，比较两地候选基因差异。此外，在更为干旱的黄土高原甘肃环县半干旱试验地，种植采自41个南荻野生居群的种子，连续两年取样，测定生长性状（成活率、株高、茎粗）和光合参数。 主要研究结果和结论如下: 1.在东营试验地，发现水分利用效率的变化主要是蒸腾速率变化引起的。相关性分析得到南荻适应长期盐胁迫下光合性状相关候选基因40个，主要涉及光合作用、渗透调节、非生物胁迫和信号转导。分析候选基因的功能发现，得到的候选基因中帮助南荻适应胁迫环境的基因最多，表明抗胁迫基因对长期盐胁迫下光合作用有显著影响。同时南荻并不是通过直接改变光合途径上的关键基因表达来实现适应，而是通过对其功能的修复和调控等过程的改变来维持正常的光合作用，从而适应长期盐胁迫。 2.在湖北江夏和甘肃庆阳试验地，相关性分析分别得到与光合效率显著相关的候选基因22个和25个。分析这些候选基因发现，与在南荻原产地附近的江夏试验地相比，在半干旱的庆阳试验地，抗胁迫相关的候选基因比例明显升高，且都与光合速率呈正相关。 3.对长期盐胁迫和半干旱胁迫的研究结果都表明，胁迫环境中的南荻，其抗胁迫基因的表达水平与光合作用有显著的相关性。因此，植物通过提高体内抗胁迫基因的表达水平，增强其对胁迫的适应，从而维持正常的光合作用，这可以看作光合适应性的分子基础。 4.在甘肃环县半干旱试验地，通过比较南荻各居群两年的成活率，发现干旱和寒冷严重影响了南荻在2012年的存活率，且居群间表现出较大差异。比较2012年与2013年南荻全部取样个体的光合参数，发现半干旱胁迫后，南荻整体的光合速率和蒸腾速率有所降低，但水分利用效率却明显升高。进一步比较2013年存活与死亡的南荻个体在2012年的光合参数，发现存活的南荻个体不仅具有更高的水分利用效率，而且在株高、茎粗等生长性状上也表现得更好。这揭示出水分利用效率是半干旱适应中一个重要的筛选性状，高水分利用效率的南荻个体更能够在半干旱环境中存活。 5.通过比较2013年存活的南荻个体，其分别在2012年与2013年的光合参数的差异，发现这些遗传基础相同的个体在2013年水分利用效率仍显著升高。这表明随着适应时间的延长，水分利用效率这一重要的适应性状还能进一步提升。这可能源于环境与遗传的相互作用或表观遗传的改变，意味着可以通过在目标地的逐年筛选驯化，得到优质能源作物。 本论文研究南荻在半干旱和盐碱土地的光合相关性状变化，分析胁迫对光合作用的影响，通过转录组测序探究南荻胁迫适应光合相关性状的分子基础，挖掘胁迫适应性的候选基因，一定程度上解释了南荻在边际性土地上生长的适应机制，为能源作物南荻在边际性土地上的驯化和生产提供了理论依据和实践基础。