甜樱桃（Prunus avium L.）因其优良的果实品质和较高的经济价值,已成为多个国家的主栽经济树种之一。近年来,甜樱桃种植产业已从我国北方产地迅速向西南地区发展。然而,西南地区因雨水过多严重影响了甜樱桃花芽分化、授粉坐果以及果实产量、品质等,严重制约了产业发展。避雨栽培能减少外界环境条件对甜樱桃植株的不利影响,有效提高果实产量和品质。关于避雨棚类型对南方甜樱桃生理特性的影响和分子调控机理研究较少,为此本文探索了2020～2021连续两年在拱形棚避雨（arched-cover）、伞形棚避雨（umbrella-cover）和露地（open-field）模式栽培下,甜樱桃盛花期后35天（DAF35）、45天（DAF45）和55天（DAF55）的叶片形态结构、光合和叶绿素荧光特性,以及果实发育、产量和品质等指标,通过转录组和代谢组分析技术,揭示了调控叶片和果实适应避雨模式的相关基因、代谢产物及代谢通路等。主要研究结果如下:1)避雨模式对甜樱桃叶片形态结构和抗氧化酶的影响与open-field相比,arched-cover和umbrella-cover的光照强度分别降低了19.59%和14.74%;两种避雨棚显著增加了叶片的长、宽及叶面积,不同程度的降低了叶片厚度、表皮厚度、栅栏组织和海绵组织厚度以及栅栏组织/海绵组织的比值。同时,避雨模式还提高了叶片的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性,并在DAF45和DAF55时降低了丙二醛（MDA）含量。两种避雨模式间的叶片形态、结构以及抗氧化酶活性差异不明显。2)避雨模式对甜樱桃叶片光合和叶绿素荧光特性的影响两种避雨模式均显著增加了叶片叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）和类胡萝卜素（Car）含量,并降低了Chla/Chlb值。三种模式栽培下叶片均存在光合“午休”现象,但避雨模式增加了叶片的日光合积累量,且在DAF45和DAF55时与open-field存在显著差异。与open-field相比,避雨模式显著提高了叶片表观量子效率（AQY）,降低了光补偿点（LSP）和光饱和点（LCP）,增强了叶片对弱光的利用效率;同时提高了叶片表观羧化效率（ACE）,降低了CO2补偿点（CCP）和CO2饱和点（CSP）,增强了叶片在弱光下对CO2的利用率;避雨模式还提高了叶片实际光化学效率（ΦPSII）、PSII电子传递速率（ETR）、光化学淬灭系数（q P）及PSII最大光能转化效率（Fv/Fm）值,而降低了非光化学淬灭系数（NPQ）,其中ΦPSII、q P、NPQ与open-field存在显著差异;叶片可溶性糖（SS）和可溶性蛋白（SP）含量在避雨棚内也有所增加;而两种避雨模式间光合色素含量、光合特性和叶绿素荧光特性参数以及有机物的积累差异不明显,其中arched-cover较umbrella-cover对叶片形态结构和生理特性影响更明显。3)避雨模式对甜樱桃果实品质和产量的影响在果实发育时期,arched-cover果实的生长速率最快,表现为果实纵、横径及单果重最大,其次是umbrella-cover和open-field;在2021年DAF55时,两种避雨模式均显著增加了果实的纵径和单果重;避雨模式下果实着色效果优于open-field,其中arched-cover着色效果最好;在DAF55时,arched-cover显著提高了果实弹性和内聚性,改善了果实的质地;避雨模式增加了果实的可溶性固形物（TSS）、可溶性蛋白（SP）、可溶性糖（SS）、抗坏血酸（As A）和花青苷（Anth）等含量,降低了可滴定酸（TA）含量,其中arched-cover对TSS、SS和SP影响更显著,而umbrella-cover对As A影响更显著。主成分分析综合评价显示,arched-cover果实品质最佳,其次是umbrella-cover和open-field。避雨模式显著提高了坐果率和单株产量,显著降低了裂果率,其中arched-cover具有更明显提高坐果率和产量,降低裂果率,改善果实品质的效果。4)避雨模式对甜樱桃叶片转录和代谢水平的影响三个时期内叶片响应arched-cover和umbrella-cover的差异表达基因（DEGs）数量分别为3285和670个以及差异表达代谢物（DEMs）的数量分别为176和77种,arched-cover较umbrella-cover对叶片转录和代谢水平的影响更显著。与open-field相比,避雨模式下涉及调控叶片光合和抗氧化能力等代谢通路的相关基因发生了差异表达,其中arched-cover模式下编码光合天线蛋白Lhca和Lhcb、光合电子转运蛋白Psb D基因以及碳固定相关基因rbc S等均显著上调表达;参与叶绿素合成相关基因hem H和Chl H显著上调表达,而叶绿素分解相关基因PAO和Chlase显著下调表达,胡萝卜素合成相关基因crt B、ZEP和LUT5也显著上调表达;编码SOD、POD和谷胱甘肽S-转移酶GST的基因也主要呈显著上调表达。同时,在umbrella-cover模式下Lhca、Lhcb、Psb D、Chl H、hem F、crt B、ZEP和GST等基因的转录水平显著升高,而叶绿素分解相关基因PAO和Chlase则显著下调表达。涉及氨基酸、叶绿素合成及谷胱甘肽代谢的起始物质L-谷氨酸在两种模式下显著上调,大部分氨基酸代谢通路中显著变化的代谢物呈上调表达,叶绿素合成的关键中间代谢物胆色素原在umbrella-cover中上调,谷胱甘肽代谢合成过程中的L-半胱氨酸和γ-谷氨酰胺在arched-cover中上调,因此,上述几个代谢通路中相关中间代谢物的上调结合催化其合成相关酶编码基因的上调表达,共同促进了最终产物的合成,有利于叶片内氨基酸、叶绿素及谷胱甘肽等的合成和积累。5)避雨模式对甜樱桃果实转录和代谢水平的影响对三个发育时期内arched-cover和open-field的果实进行转录组和代谢组的分析,共鉴定到5209个DEGs和318种DEMs。涉及糖代谢的淀粉和蔗糖、半乳糖和果糖及甘露糖等代谢通路被注释到70个DEGs,其中促进蔗糖、葡萄糖和果糖合成和积累的重要基因SUS、SPS、INV和SDH显著上调表达,而HK和FK等基因则下调表达,共同调控了果实中糖的种类和含量;苯丙烷类生物合成、类黄酮生物合成和花青苷生物合成等花青苷合成相关通路总共注释到126个DEGs和27种DEMs,其中PAL、C4H、F3H、F3’H、4CL、DFR、CHS、UFGT、CHI和ANS等基因和苯丙氨酸、对香豆酸、柚皮素、二氢山奈酚、二氢槲皮素、天竺葵素-3-葡萄糖苷、矢车菊素-3-葡萄糖苷、芍药花素-3-葡萄糖苷、矢车菊素-3-芸香糖苷、飞燕草素-3-芸香糖苷、矢车菊素-3-槐糖苷等代谢物均显著上调表达,共同促进了果实花青苷的合成和积累;精氨酸和脯氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸、精氨酸合成等多胺合成相关通路被注释到35个DEGs和11种DEMs,其中ADC、SPDS、arg D、SAMS、ODC和TAT等基因和精氨酸、鲱精胺、L-天冬氨酸、L-高丝氨酸、谷氨酰胺、N-乙酰-L-谷氨酸等代谢物均显著上调表达,而PAO1、ALDH、MGL和ACC oxidase等基因下调表达,有利于最终代谢产物多胺的合成和积累。本研究探明了避雨模式通过影响甜樱桃叶片光能吸收、CO2固定、抗氧化系统以及果实糖、花青苷和多胺合成代谢等相关基因和代谢物的表达,从而影响叶片形态结构、光捕获和碳固定能力、抗氧化酶、有机物积累以及植株坐果、果实形态、色泽和内含物质等,调控叶片和果实适应棚内改变的微环境,进而提高果实产量和品质的机理。综合研究表明拱形棚避雨模式栽培效果更好。