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雌雄异株植物对环境的不同响应一直是一个有趣而新颖的研究领域，由于雌雄个体不同的繁殖成本及不同的生存策略，使得雌雄植株在生长、存活、生殖格局、空间分布、资源配置等方面已经表现出明显的不同，在生理和分子水平上也表现出明显的性别间差异。干旱是制约农林业发展的环境因子之一，叶锈病是对杨树危害最严重的病害之一，由于长期进化的结果，不同性别的植物必然对生物和非生物胁迫有着不同的响应。本文以雌雄异株的青杨为模式植物，研究雌雄间在生理、生化、亚细胞结构和蛋白质水平上对生物和非生物胁迫的差异响应。主要研究结果如下：
(1)青杨雌雄植株对锈病胁迫的生理生化差异响应
在正常的对照组中，雄株叶片比雌株叶片有着较高的活性氧自由基产生速率、较高的SOD、POD、PPO和较低的CAT活性；在锈病感染的早期阶段，SOD、POD、CAT活性、活性氧自由基产生速率、H2O2含量、膜脂过氧化程度和细胞膜的电渗率在雌雄株中都增加，而PPO仅在雄株中增加明显，APX仅在雌株中增加明显，并且雌株比雄株有着更严重的锈病感染程度、细胞膜的伤害程度和光合系统II的破坏程度，雌株有更多的净光合速率、气孔导度和叶绿素a含量的降低，在同工酶变化上，雌雄间对锈病也显示出不同的表达模式。结果显示，雄株比雌株对锈病有着更好的抗性和更有效的ROS清除系统。
(2)青杨雌雄植株对干旱胁迫的生理生化及亚细胞结构的差异响应
与较好水分条件相比，干旱下雄株比雌株有着更高的A-Ci响应参数，如Rubisco最大羧化速率、光呼吸速率、暗呼吸速率和最大电子传递速率等。干旱显著地增加了膜脂过氧化程度和游离脯氨酸含量，并且雄株比雌株表现出较低的膜脂过氧化程度，较高的总蛋白和游离脯氨酸含量。无论是中度干旱还是极度干旱，除了CAT外，雄株比雌株表现为较强的抗氧化酶活性，在同工酶谱带上，雌雄间表现出不同的变化模式，并且有些条带是干旱影响应的，而有些条带是性别特异性的，这些性别特异性条带能够作为鉴定性别快速而准确的标记。干旱显著地影响了线粒体、叶绿体和细胞壁的结构，尤其在中度干旱胁迫下，雄株线粒体和叶绿体比雌株呈现出较好的完整性，并且雄株细胞壁要比雌株更厚。因此，雄株比雌株表现出更强的干旱忍耐性和更高效的抗氧化酶系统。
(3)青杨雌雄植株对干旱胁迫的蛋白质组差异响应
用双相电泳检测到雌雄间近1000个蛋白点，通过对比发现对照组雌雄间有54个差异蛋白点，干旱下雌雄间有108个差异点，其中102个被质谱成功鉴定。对照组雌雄间的差异蛋白主要集中在与光合作用相关蛋白、抗氧化酶、胁迫防御蛋白和一些调节基因表达的蛋白；干旱胁迫下雌雄间差异蛋白明显增多，主要有参与信号转导、调节基因表达、蛋白质加工、转录产物的转录翻译后修饰的调节性蛋白蛋白和参与氧化还原平衡、抗胁迫、细胞壁合成、光合作用、能量代谢、氨基酸代谢和脂肪酸代谢等的功能性蛋白。干旱下这些蛋白的表达量在雌雄中有的表现出相同的表达模式，如干旱下雌雄株中Rubisco激活酶、小热激蛋白等表达都增加，而有的表现出相反的表达模式，如Rubisco大亚基的降解片段、羰酸酯酶等在雄株中表达量上调而在雌株中却是下调。因此，雌雄间在蛋白质水平上对干旱胁迫响应的差异是显著的，也是复杂的。