水资源日益短缺是全球农业面临的共同问题,干旱成为限制作物生产力的最大限制性因子,在所有自然灾害中居首位,作物在盐胁迫条件下的反应和抗(耐)机理,很多表现与干旱胁迫相同或相似。现阶段我国油菜的年种植面积和产量均占世界的四分之一,是全球范围内主要的油菜产区。油菜抗旱和抗(耐)盐机制的研究是作物抗逆研究的重要内容,尽管学者从各个层面(生理、分子等)对它们的认识上取得较大进展,但对抗干旱胁迫和耐盐的分子机制不够清楚,故而仍需深入探究。为进一步了解甘蓝型油菜响应干旱和盐胁迫的机制,在前期研究结果的基础上,应用组学角度重点探索油菜响应干旱胁迫的长链非编码RNA(Long noncoding RNAs,lnc RNAs)变化,同时探索了褪黑素处理提高油菜耐盐性的分子机制。研究结果如下:(1)前期鉴定获得了耐干旱和干旱敏感油菜品系Q2和Qinyou8。本研究我们采用二代测序技术获得了两个不同基因型油菜在干旱胁迫、干旱后复水两种处理下的叶片的lnc RNAs数据。复水处理与干旱胁迫相比,Q2中分别检测到369个下调的lnc RNAs和108个上调的lnc RNAs,而Qinyou8中分别检测到449个下调的lnc RNAs和257个上调的lnc RNAs。Lnc RNA-m RNA互作网络分析表明,Q2共表达网络由145个网络节点和5175个连接组成,Qinyou8共表达网络由305个网络节点和22327个连接组成。通过共表达分析发现Q2中有126个差异表达lnc RNAs与34个转录因子共表达,Qinyou8中有359个差异表达lnc RNAs与45个转录因子共表达。Lnc RNAs的差异表达分析表明,与lnc RNAs共表达的上调和下调m RNAs参与了不同的代谢途径,并且参与了两个基因型的不同调节机制。Lnc RNAs可能通过调控与之共表达和共定位的m RNAs响应干旱胁迫和复水,参与植物激素信号传递和防御/应激反应。本研究加深了我们对油菜lnc RNAs在干旱胁迫和复水条件下表达特性的认识,为进一步研究特定lnc RNAs在油菜响应干旱胁迫过程中的功能和作用机制提供了思路。(2)前期研究发现,适量褪黑素处理可提高油菜的耐盐能力。本研究测定了对照(CK)、盐胁迫处理(ST)和褪黑素+盐胁迫处理(MS)下油菜叶片中不同激素的含量,同时利用二代测序技术获得了CK、ST和MS油菜叶片和根系的转录组数据。通过比较MS和ST在叶片和根系中的基因表达,筛选出差异表达基因。Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)的富集分析发现该过程与植物激素合成和信号转导、木质素和脂肪酸代谢显著有关,并筛选了目标KEGG途径中的重要功能基因。此外,一些转录因子家族成员也参与了应答过程。结合幼苗体内激素(菜油甾醇、茉莉酸和赤霉素)含量测定分析发现,褪黑素可诱导内源激素代谢网络发生变化,从而促进幼苗生长。本研究确定了褪黑素与盐胁迫互作过程中具有重要作用的生物学途径及其候选基因,为深入揭示褪黑素提高作物抗(耐)盐机制奠定了研究基础。