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楸树（Catalpa bungei）是我国特有珍贵用材树种，分布范围广，材质优良，已有2600多年的栽培历史，目前主要作为高档家具和细木工板材等原材料。然而，目前推广的主栽品种抗旱性较差，在相对干旱的条件下表现不佳。因此，为了提高在相对干旱条件下楸树的生长量，开展种内耐旱和高水分利用效率新品种选育成为重要的研究方向。了解楸树对干旱胁迫的生理和分子响应机理，挖掘关键基因，是开展高效育种的基础。本研究以楸树优良耐旱无性系为试材，利用高通量测序技术建立转录本集合，通过干旱处理和基因芯片技术挖掘胁迫响应关键基因，并结合生理变化，对响应机理进行阐述。主要结果如下：（1）在自然干旱胁迫过程中，当土壤重量含水量下降到23%时，苗高、地径和叶片生长基本停止，成熟叶片的叶面积为正常条件下的53%（93.5cm2），净光合速率（Pn）和光合性能指数（PI）显著下降；当土壤含水量下降到15%时，Pn接近于0，叶片和根系游离脯氨酸、可溶性糖、脱落酸含量在胁迫下均显著升高，茉莉酸含量则轻微升高，可溶性蛋白含量先升高后降低，叶片和根系的SOD、POD活性、以及叶片POD活性均呈现为先下降，后期呈显著升高的趋势。（2）采集正常和干旱胁迫条件下3个楸树基因型的叶片、根、茎等组织进行混合转录组测序（454焦磷酸测序），共获得77,337个Unigene，在Nr数据库中比对，共有33,672个Unigene具有同源序列，其中有19,110个获得GO功能注释。通过KEGG代谢通路富集，共参与了包括碳水化合物、氨基酸、脂肪酸代谢（Carbohydrate，Amino acid，Fatty acidmetabolism）、光合作用（Photosynthesis）等在内的250个代谢通路。发掘了包括双碱基重复（Di-）至六碱基重复（Hexa-），以及混合型在内的2,782个SSR和79,528个SNP。（3）依据转录组测序结果，设计了表达谱芯片，并依据干旱胁迫下生长和生理变化趋势，选择了5个土壤含水量梯度对叶片和根系进行差异基因表达分析。与对照相比，4种胁迫下叶片中差异表达基因共有16,137个，根系中共有14,913个，叶片中有2,233个基因是在4种胁迫下共差异表达的，其中有630个随胁迫加重表达量呈不断升高或降低的趋势（持续差异基因）。根系中有1,006个基因是在4种胁迫下共差异表达的，其中有203个随胁迫加重表达量呈不断升高或降低的趋势（持续差异基因）。对叶片和根系中的持续差异基因进行GO和KOG注释表明，主要涉及到信号转导途径、转录、离子跨膜转运、渗透调节物质合成、抗氧化酶和激素合成等方面。（4）通过功能分析，发掘到与干旱胁迫响应相关的基因，主要包括4个方面：信号转导相关基因：丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（Serine/Threonine-protein kinase）、富含亮氨酸重复序列（leucine-rich repeat，LRR）类受体蛋白激酶、MYB、MYC、bZIP、NAC；抗氧化酶基因：原叶绿素酸酯氧化还原酶（NADPH: protochlorophyllideoxidoreductase）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、锰超氧化物歧化酶（manganese superoxide dismutase，Mn-SOD）、环阿乔醇-C-24位甲基转移酶（S-adenosyl-L-methionine: delta24-sterol-C-methyltransferase）、type II过氧化物酶（type IIperoxiredoxin，POD）、丁酸-辅酶A连接酶(butyrate--CoA ligase AAE11）；渗透调节物质合成相关基因：蔗糖合成酶（Sucrose synthase）、蔗糖磷酸合酶（Sucrosephosphate synthase）、棉籽糖合成酶（Raffinose synthase）、水苏糖合成酶（Stachyosesynthase）、△-吡咯啉-5-羧基合成酶（△1-pyrroline-5-carboxylate synthase）、鸟氨酸-△-氨基转移酶（Ornithine-delta-aminotransferase）、△-吡咯啉-5-羧基还原酶（Pyrroline-5-carboxylate reductase）、谷氨酸脱氢酶（Glutamate dehydrogenase）、乙醛脱氢酶（Aldehyde dehydrogenase）、胆碱单加氧酶（Choline monooxygenase）、水孔蛋白（Aquaporin）；激素合成相关基因：9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶（9-cis-epoxycarotenoiddioxygenase，NCED）、ABA-醛氧化酶（ABA aldehyde oxidase）、细胞色素P450、赤霉素-20-氧化酶（Gibberellin20-oxidase）、12-氧-植物二烯酸还原酶（12-oxophytodienoic acid10,10-reductase）。