马尾松(Pinus massoniana Lamb.)是中国南部重要用材树种，也是中国松脂来源的主要树种，是山区林业经济的重要组成部分，其适应能力强，生长迅速，综合利用程度高，作为材脂兼用树种广泛种植，是林业的支柱产业之一。随着全球气候变暖和水资源紧缺加剧，尤其是近年来南方频发的季节性干旱，严重威胁马尾松生长和造林成活率，影响马尾松林经济效益，对马尾松产业、生态环境及社会、经济的可持续发展造成重大影响。探究林木抗旱适应机理，定向改良培育抗旱品系，是应对干旱胁迫的一种经济有效措施。为此，本文以马尾松二代种子园家系作为材料，根据干旱胁迫下的生长和形态指标，评价马尾松家系抗旱性，筛选抗旱家系。通过持续干旱胁迫，研究抗旱型家系和敏感型家系根系的生理响应、细胞形态变化、转录组学和代谢组学差异，进而探究抗旱家系响应干旱胁迫的生理和分子特征，揭示马尾松抗旱机制，为马尾松抗旱材料的培育提供理论依据。主要结果如下：
　　（1）评价马尾松二代种子园54个家系抗旱性，其中19-220、19-242和19-249等14份材料的综合抗旱度量D值平均为0.644，属于高抗旱型家系，19-208、19-223和19-248等11份材料的综合抗旱度量D值平均为0.275，属于干旱敏感家系。根据生长状态，选择抗旱家系PmT（19-242）和干旱敏感家系PmS（19-223）进行后续的生理与分子实验。
　　（2）干旱胁迫下不同抗旱性马尾松根系生理指标变化较大，随着干旱胁迫程度增加，MDA含量随之增加，重度干旱达到峰值，PmT和PmS家系分别为24.62nmol/L和28.41nmol/L；SOD活性在轻度干旱最高，PmT家系的达到376.88U/g，PmS家系的310.41U/g。Pro含量在重度干旱达到峰值，PmS家系为328.38μg/g；PmT家系为515.09μg/g。轻度干旱主要以提高保护酶活性响应干旱胁迫，清除过氧化物，重度干旱主要以增加渗透调节物含量抵御和适应干旱逆境。
　　（3）干旱胁迫下不同抗旱性马尾松根系细胞形态变化明显，轻度干旱细胞形态轻微变形，表皮和皮层细胞脱水出现不同程度皱缩，中柱细胞排列变疏松，细胞间隙变大。重度干旱细胞出现破裂和崩溃现象，PmS家系细胞出现破裂的损伤更严重，PmT家系受损程度相对较轻。复水处理后，PmT家系皮层细胞大部分能恢复相对完整形态。
　　（4）干旱胁迫下不同抗旱性马尾松根系转录组差异较大，轻度干旱下PmT家系与PmS家系比较，DEGs数目为10011个，其中3159个上调，6852个下调。重度干旱下PmT家系与PmS家系比较，DEGs数目为6118个，其中1612个上调，4506个下调。轻度干旱下马尾松差异基因数最多，响应干旱胁迫分子活动最为活跃。对差异表达基因进行GO富集分析显示，不同干旱胁迫程度下DEGs均被显著富集到3个生物学功能，新陈代谢、刺激响应和抗氧化活性，这些生物学功能基因与马尾松响应干旱胁迫有关。对差异表达基因进行KEGG富集分析发现，不同干旱胁迫程度下DEGs均被显著富集3个代谢途径，分别是植物激素信号传导、苯丙烷类生物合成和类黄酮生物合成，这些功能基因和代谢通路与马尾松应答干旱胁迫有关。
　　（5）干旱胁迫下不同抗旱性马尾松根系代谢组差异较大，共检测到628种代谢产物，轻度干旱共鉴定出91个差异表达代谢物（60个上调，31个下调）。重度干旱下共鉴定出97个差异表达代谢物（46个上调，51个下调），复水处理后共鉴定出84个差异表达代谢物（65个上调，19个下调）。随着干旱胁迫程度加深，响应干旱上调差异代谢物数逐渐增多。对差异表达代谢物进行KEGG富集分析发现，不同干旱胁迫程度下DEMs均被显著富集3个代谢途径，分别是植物激素信号传导、苯丙烷类生物合成和类黄酮生物合成，与马尾松应答干旱胁迫有关，具有关键性的调控作用。