柳枝稷(Panicuwvirgatum L.)是暖季型C4多年生草本,可作牧草,因其较高的生物产量和对环境的适应能力,被认为是一种重要的能源草。为保证粮食安全,柳枝稷不与农作物争地,通常种植在受到非生物胁迫的边际土地,严重影响了柳枝稷的产量和品质。因此,本研究在非生物胁迫下对14个柳枝稷候选内参基因进行了评价,筛选出各个胁迫表现最稳定的内参基因,同时对与非生物胁迫密切相关的NAC和Hsp20家族成员进行了全基因组层面的鉴定和表达研究,挖掘出大量和胁迫及发育相关的基因。主要的研究结果如下:1、柳枝稷非生物胁迫下内参基因的筛选实时荧光定量PCR(qRT-PCR)是一种灵敏且应用广泛的技术用于测定基因表达,并且筛选稳定表达的内参基因尤为重要。为了鉴定出柳枝稷在非生物胁迫下最稳定的内参基因,本试验利用DeltaCt,geNorm,BestKeeper,和NormFinder四个软件评价了 14个候选内参基因在干旱,高盐,冷,热和涝害条件下表达稳定性情况。结果发现干旱条件下,Actin 2(ACT2),Carotenoid-binding protein 20(CBP20),和 Tubulin(TUB)表现最稳定。18SribosomalRNA1(18SrRNA1),ACT2,和 TUB 在高盐胁迫下表达量最稳定。热胁迫下,18SrRNA1,Ubiquitin-conjugating enzyme(UBC),和TUB的表达最稳定。ACT2,18SrRNA1,和Ubiquitin3(UBQ3)在涝害条件下表达最稳定。而在柳枝稷不同组织中,ACT2和18SribosomalRNA2(18SrRNA2)分别在叶和根中表现最好。研究结果可为柳枝稷非生物胁迫下目的基因表达研究提供技术基础。2、柳枝稷NAC家族基因的挖掘及表达分析NAC转录因子蛋白在植物发育和胁迫应答中起重要作用。本研究共挖掘了 251个柳枝稷NAC(PvNACs)家族基因,并分析了大量与胁迫及组织特异性相关基因的表达。结果表明27个PvNAC基因与非生物胁迫相关,其中4个与膜相关,并且发现了 40个具有组织特异性表达的PvNACs,其中8个可能涉及木质素生物合成和继发性细胞壁形成。同时确定了 PvNACs中的保守功能域及基因序列,并证明了基因序列与功能之间存在关联。因此,本研究通过对柳枝稷进行NAC转录因子的挖掘与表达分析,为柳枝稷NAC功能分析提供了参考数据,也为柳枝稷抗性分子育种奠定了基础。3、柳枝稷Hsp20家族基因的挖掘及表达分析Hsp20蛋白普遍存在于所有植物中,是植物体内最丰富的小热休克蛋白(sHsp),并在非生物胁迫中作为分子伴侣保持细胞稳态。本研究共鉴定了 63个Hsp20蛋白家族成员(PvHsp20s),并对其亲缘关系、基因组结构、motif模型、基因定位、表达图谱和蛋白相互作用网络进行了分析。结果表明大部分PvHsp20(87%)对热和其它非生物胁迫有响应,并且38个PvHsp20在花和种子中表现了更高的表达,表明他们在胁迫敏感的生殖器官中起到了保护作用。本研究还对PvHsp20蛋白互作网络进行了分析,进一步揭示了潜在互作蛋白,包括应激诱导蛋白等。此外,PvHsp20基因不均匀地分布在柳枝稷两组同源染色体中,并在旁系同源基因对中仅有部分片段重复,表明了异源四倍体柳枝稷中PvHsp20的积累,进而促进其适应北美炎热干燥的高原环境。因此,本研究对PvHsp20进行深入分析并发现其家族在柳枝稷中的独特性,为柳枝稷Hsp20功能分析提供了参考依据,也为柳枝稷抗性分子育种提供了理论基础。