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酸雨在上个世纪是最为严重的环境问题之一,21世纪以来,随着环境的改善,酸雨问题也有所减轻但仍不容忽视。酸雨可导致植物正常生长发育受到影响,而茶树是一种在全球范围内广泛种植的经济作物,研究模拟酸雨胁迫对茶树的影响具有重要的现实意义。本文为探究模拟酸雨对茶树生理特性及相关基因表达的影响,采用大棚盆栽方法培养的湘妃翠茶树幼苗作为研究材料,对其进行模拟酸雨胁迫处理。实验设置3个模拟酸雨梯度pH2.5、pH3.5、pH4.5,1个对照组CK(pH7.0),研究了不同浓度梯度模拟酸雨对茶树形态结构、生理生化特征以及相关基因表达的影响。主要研究结果如下:(1)为探究模拟酸雨对茶树形态结构的影响,本研究观察了模拟酸雨处理后茶树植株整体以及叶片变化、测量了株高及根长的变化、使用扫描电镜和透射电镜技术观察了茶树叶片表皮及超微结构的变化。研究结果表明,pH4.5模拟酸雨处理对茶树植株表型无明显伤害,并且对茶树的生长有一定促进作用。pH3.5模拟酸雨处理组茶树部分叶片出现了肉眼可见的伤斑,生长受到抑制,表皮蜡质层也受到损伤,气孔密度增大,叶绿体内嗜锇颗粒增多。pH2.5模拟酸雨处理对茶树表型的影响最为严重,生长受到严重抑制,叶绿体及线粒体结构破坏严重。(2)通过测定茶树叶片光合色素含量、光合作用参数以及叶绿素荧光参数,探究模拟酸雨胁迫对其光合生理的影响。研究表明,pH4.5模拟酸雨处理对茶树光合生理无显著影响。而pH3.5和pH2.5模拟酸雨对茶树光合生理产生了一定的影响,与对照组相比,光合色素含量显著降低、光补偿点显著升高、光饱和点显著降低、暗呼吸速率显著升高,并且叶绿素荧光参数说明pH3.5和pH2.5模拟酸雨处理对PSⅡ产生了伤害,使茶树产生明显胁迫效应,但从实验结果来看,pH2.5模拟酸雨处理对茶树的光合生理产生的影响更为显著。由此可以说明,轻度酸雨对茶树光合生理无影响,但酸雨酸度超过一定阈值后,酸雨强度越大对茶树的光合生理产生的影响也就越大。(3)为进一步研究模拟酸雨对茶树逆境生理的影响,本研究测定了模拟酸雨处理后茶树不同部位抗氧化酶活性以及Pro、MDA含量。除了茶树嫩茎部位SOD、CAT活性无显著变化以及POD活性呈“先上升后下降”的趋势以外,茶树各个部位SOD、POD、CAT、APX活性以及Pro含量都随酸雨浓度增加而增加,虽然茶树各个器官内抗氧化酶活性以及渗透调节物质上升,以减轻活性氧对茶树产生的伤害,但是pH2.5和pH3.5模拟酸雨处理组膜脂过氧化产物MDA仍然在茶树各部位细胞内积累。由此可以说明,pH2.5和pH3.5模拟酸雨对茶树仍然产生了较强的胁迫作用。(4)茶树作为一种叶用经济作物,酸雨对叶片内含成分的影响不容忽视。本研究测定了模拟酸雨处理后茶树嫩叶(1芽2叶)主要品质化学成分,以探究模拟酸雨对茶叶品质形成的影响。结果表明,模拟酸雨对茶树嫩叶水浸出物无显著影响,随着模拟酸雨酸度增加茶多酚含量呈现“先上升后下降”的趋势,而氨基酸和咖啡碱含量均是“先下降后上升”的趋势。(5)为进一步了解模拟酸雨对茶树生育过程产生影响的分子机理,本研究采用高通量测序技术将对照组和pH2.5模拟酸雨处理组成熟叶片进行转录组测序。共筛选出363个差异表达基因。通过预测差异基因转录因子,一共筛选出29个差异表达转录因子,分别属于14个不同的转录因子家族,它们所属的转录因子家族中MYB、AP2-EREBP、NAC、bZIP、G2-like等转录因子家族的功能均与植物抗逆性相关。通过差异基因KEGG富集分析光合作用中的碳固定、碳代谢、氨基酸生物合成、光合作用、光合作用天线蛋白、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢途径显著上调(p<0.05)。ABC转运器、赖氨酸降解等代谢途径显著下调(p<0.05)。此外,卟啉与叶绿素合成途径中HemE2基因上调表达,推测是由负反馈调节引起的该基因上调表达。苯丙烷类生物合成代谢途径中PAL2基因显著下调表达,该基因与茶叶中黄酮类物质生物合成有关。植物信号转导途径中PR-1基因上调表达,该基因跟植物抗病性相关。由此说明茶树通过多种代谢途径抵御酸雨胁迫。