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山白兰(Paramichelia baillonii)是我国亚热带地区速生珍优树种,然而我国南方地区森林酸性红壤有效磷匮乏严重,养分贫瘠和地力衰退已严重影响了该区域的山白兰人工林的持续高产经营。目前,国内外对山白兰的研究主要集中在地理分布、生长规律及造林技术、木材特性等方面,而关于其耐磷特性方面的研究还未见报道。鉴于此,本研究以2年生山白兰幼苗为试验材料,对其进行31 mg/L(CK)、10 mg/L、5 mg/L、1 mg/L、0 mg/L磷胁迫处理。研究不同质量浓度磷处理条件下山白兰幼苗的生长状况的变化,了解山白兰对低磷胁迫的生理响应,并筛选出差异变化较明显的处理(5 mg/L);在此基础上,利用TMT标记结合LC-MS/MS技术对处理浓度为31 mg/L(CK)和5 mg/L时的山白兰幼苗叶片进行差异蛋白组学分析,鉴定与耐低磷胁迫相关的差异蛋白,旨在获得山白兰响应低磷胁迫的叶片差异表达蛋白的数量、种类和功能,为进一步揭示山白兰响应低磷胁迫的分子机制提供研究基础与科学依据。研究结果如下:1.随着磷水平的降低,山白兰幼苗苗高和地径增量、各器官干重及总生物量逐渐降低,当磷浓度低于5 mg/L时,下降趋势较平缓;而根冠比则呈增加趋势,且当磷浓度低于5 mg/L时,各处理间达到显著差异水平。茎干物质分配率呈先升后降,叶干物质分配率的变化不明显,而根干物质分配率则呈不断上升的趋势。2.山白兰幼苗根系平均直径随着磷浓度的降低而不断增加,但缺磷条件下山白兰幼苗的总根长、根系总体积、根尖数及根系活力均显著低于正常供磷处理水平,在处理浓度为1 mg/L和0 mg/L时的总根长和根系总体积略大于5 mg/L时的处理,说明磷饥饿引起山白兰的总根长和根系总体积增大,从而有利于山白兰幼苗根系对磷的吸收,是对低磷的一种适应性变化。3.山白兰幼苗根茎叶中的N、P含量均随着磷浓度的下降而降低的变化趋势,且均与正常供磷处理间达到显著差异水平;缺磷条件下山白兰叶、茎和根中钾含量呈下降趋势,但叶片和根系中钾含量变化趋势不明显;山白兰各器官N/P介于5.09～47.71,N/K值介于0.99～2.08,K/P值介于4.41～29.53,表明在磷胁迫条件下山白兰幼苗的N、P养分受限,而K含量富足。4.山白兰叶片的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素均随着磷浓度的下降而降低,其中叶绿素a及总叶绿素含量在处理浓度低于5 mg/L后,变化比较平缓;叶绿素b在处理浓度为10 mg/L、5 mg/L、1 mg/L、0 mg/L时,相互之间无显著差异性,但与31 mg/L处理存在显著差异。随着磷处理浓度的降低,净光合速率和蒸腾速率逐渐降低,气孔导度呈先升后降的变化趋势。可溶性蛋白、POD酶活性、酸性磷酸酶活性及MDA含量随着磷处理浓度的降低而不断增加;SOD酶活性和可溶性糖含量则表现为先升后降的变化趋势,均在磷处理浓度为5 mg/L时达到最大值,低于5 mg/L后的变化不明显。5.根据山白兰幼苗在低磷胁迫条件下外部形态及各项生理生化指标的综合变化情况,选取低磷水平5 mg/L及其正常供磷水平31 mg/L处理下的山白兰幼苗叶片作为试验材料,进行山白兰在低磷胁迫下的叶片差异蛋白组分析。利用TMT标记结合LC-MS/MS技术研究低磷胁迫条件下山白兰幼苗叶片蛋白表达情况,通过质谱分析共得到25757张二级谱图;经蛋白质理论数据搜库后,得到可利用有效谱图数为14757张,谱图利用率为5.7%。通过谱图解析共鉴定到7093条肽段,其中特异性肽段为5860条。一共鉴定到2721个蛋白,其中2235个可定量。按差异倍数≥1.3的筛选原则,共筛选出差异表达蛋白196个,其中有90个上调表达,106个下调表达。6.对低磷处理与正常供磷处理之间的山白兰叶片的差异蛋白功能分类分析。GO功能分类分析表明:差异蛋白所参与的生物过程主要包括有机物代谢过程、细胞代谢过程、胁迫反应等;在分子功能上主要参与氧化还原酶活性、转移酶活性、水解酶活性等作用;在细胞组成上主要参与细胞内受体、胞内细胞器及膜结合细胞器等的构建。亚细胞定位分析发现,差异蛋白主要定位在叶绿体、细胞质、细胞核和质膜等部位。将鉴定到的所有差异蛋白进一步进行COG功能分类,共有133个蛋白获得注释,主要参与次生代谢物生物合成转运和分解代谢(Q)、翻译后修饰、蛋白质翻转、分子伴侣(O)、氨基酸转运和代谢(E)等过程。7.对山白兰叶片的低磷响应差异蛋白进行GO富集分析,在分子功能中,差异蛋白显著富集在O-甲基转移酶活性、UDP-糖基转移酶活性、氧化还原酶活性等功能作用中;在细胞组成中,差异蛋白显著富集在类囊体腔、胞间连丝、叶绿体淀粉粒功能等作用过程中;在生物进程中,差异蛋白显著富集在生长素输出、核糖核蛋白复合体结合、氧化脂质生物合成过程等进程中。KEGG Pathway显著富集分析发现,差异蛋白在苯丙烷生物合成通路、淀粉和蔗糖代谢通路、α-亚麻酸代谢通路等通路上的蛋白数量较多,并参与了多个蛋白结构域的构建。参与这些通路的差异蛋白共同调控山白兰对低磷胁迫的响应,相关的分子机制及代谢过程还有待于开展深入研究。