碱性盐（NaHCO3）为内陆苏打盐碱土主要盐碱成分,同时也是影响作物生长发育的重要非生物胁迫之一。随着盐碱土地面积日渐增加,选育耐盐碱作物品种,明确作物的抗性机制,对于有效利用盐碱地至关重要。高粱是世界和我国主要的经济作物之一,具有较强的耐盐碱性,但幼苗期易受碱害胁迫。本研究以65份东北地区常见地方品种为材料,对高粱三叶一心幼苗进行单一碱性盐NaHCO3的处理,通过抗性筛选与综合评价得出高粱的碱耐受因子与耐碱性排名,选出碱耐受品种Z14与碱敏感品种Z1测定生理生化指标的变化,选用碱耐受品种Z14进行高通量转录组测序分析相关基因的表达情况。本研究结果如下:1.NaHCO3胁迫下高粱品种的抗性筛选与综合评价本研究选取65份东北地区常见高粱品种,经预试验确定碱胁迫抗性筛选浓度为60m M NaHCO3。将高粱幼苗培养至三叶一心期时加入60m M NaHCO3,培养至第五天测定株高、根长、叶干鲜重、根干鲜重、相对含水量、相对电导率、叶绿素含量等共13个指标。经过主成分分析得到13个指标累计方差贡献率达81.86%。其中地上部鲜重、叶绿素a、相对电导率、叶绿素a/b、类胡萝卜素、根鲜重累计贡献率较高,可以作为高粱耐碱适应性评价的特征指标。经过聚类分析将65个参试材料分为三类,分别为耐碱品种9个,中性品种38个,碱敏感品种18个。其中Z27、Z18、Z11、Z26、Z17、Z14、Z58综合性状较优,可作为东北地区高粱栽培选种及亲本选育的候选品种。2.NaHCO3胁迫下碱耐受、碱敏感高粱品种生长指标的变化本研究采用碱耐受品种Z14（黑龙不育28号保持系）与碱敏感品种Z1（黑龙不育180号保持系）在80m M浓度NaHCO3胁迫下,取0d、1d、3d、5d、7d、10d、14d共7个时间点,测定高粱的表型性状和根系指标。结果表明,NaHCO3胁迫下,两品种的株高、干鲜重等指标均下降,碱敏感品种下降较碱耐受品种明显。碱敏感品种的根长、根表面积、根体积、根尖数、根节点数、根交叉数随着胁迫时间增长与对照组差异加大。两品种的总含水量明显下降,与鲜重下降有明显相关性。3.NaHCO3胁迫下碱耐受、碱敏感高粱品种生理指标的变化NaHCO3胁迫下,两品种的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量随着胁迫时间增长逐渐下降。高粱叶片的SPAD值、气体交换参数和叶绿素荧光参数均下降,碱敏感品种Z1降幅较碱耐受品种Z14大。高粱叶片与根系组织的MDA、相对电导率、超氧阴离子、过氧化氢含量随胁迫时间增长逐渐升高,碱敏感品种Z1的各项指标较碱耐受品种Z14高。碱耐受品种Z14中的SOD、POD、CAT、APX、脯氨酸及可溶性蛋白含量均高于碱敏感品种,表明碱耐受品种清除活性氧的能力较碱敏感品种强。4.NaHCO3胁迫下高粱幼苗叶片转录组学分析本研究对碱胁迫处理0h、12h、24h和72h的耐碱高粱品种幼苗叶片RNA样品进行转录组测序分析发现,以∣log2FC∣≥1为筛选标准,SA12h vs SA0h对比组差异表达基因数目最多,上调表达基因和下调表达基因数目分别为2619和2707。在NaHCO3处理的不同对比组的差异表达基因中,发现富集在GO注释分类中的生物学进程差异基因数量最多,富集在COG注释分类中的信号转导机制的差异基因数目最多,KEGG富集的通路中代谢占主要部分。对转录组数据中参与叶绿素代谢、光合作用,以及生理响应这过程的差异基因进行了筛选,发现上述这些基因均有不同程度的差异表达,可能参与调控高粱幼苗对碱胁迫的适应性本研究对东北地区常见高粱品种进行了抗性筛选与综合评价,对筛选出的碱耐受及碱敏感高粱品种进行了抗性生理指标分析,明确高粱耐碱表型。进一步对碱耐受高粱品种进行了转录组测序分析,初步筛选参与碱胁迫应答的差异表达基因及其富集途径。本研究为筛选适宜盐碱地区种植的高粱品种,以及解析高粱耐碱生理及分子机理提供了依据。