大麦作为重要的盐碱地改良先锋作物,对盐碱地的开发和利用具有重要意义。本研究以前期试验筛选获得的2个耐碱性差异显著品种加-HY460-6R(耐碱)和沪90-6573(碱敏感)为材料,对碱胁迫下大麦形态特征、抗氧化能力、离子平衡及渗透调节、根系细胞壁组分变化等方面进行分析,研究碱胁迫造成根系伤害的形态和生理机制。通过转录组分析,挖掘大麦耐碱性差异形成的关键候选基selleck合成因,揭示大麦根系响应碱胁迫的分子机制,为耐碱大麦品种选育及抗盐碱栽培技术的研究提供理论依据。主要研究结果如下:(1)随碱胁迫时间的推进,叶片相对含水量和叶片失水速率呈降低趋势,且加-HY460-6R的叶片相对含水量和叶片失水速率显著高于沪90-6573;叶面积伸展速率(LER)呈现先升高后降低的趋势,在胁迫后第6 d达到最大值,且在胁迫后6 d、10 d和15 d,加-HY460-6R的LER显著高于沪90-6573;两个品种根冠比差异明显,加-HY460-6R持续升高,而沪90-6573在第6 d达到峰值;两个品种根系和地上部日相对生长速率(RGR)呈先升高后降低趋势,在胁迫后第2 d达到最大值,在碱胁迫处理后10 d和15 d时,加-HY460-6R的根系和地上部RGR均显著高于沪90-6573。(2)碱胁迫下,两个品种的根系伤流液呈先升高后降低的趋势,且加-HY460-6R的平均根系伤流液较沪90-6573高28.69%;加-HY460-6R的根系活力呈先升高后降低的趋势,而沪90-6573呈逐渐降低的趋势selleck LBH589,加-HY460-6R的平均根系活力较沪90-6microbial symbiosis573高37%。此外,根系活力相关酶H~+-ATP酶和Ca2~+-ATP酶活性在碱胁迫后6 d、10 d、15d时加-HY460-6R显著高于沪90-6573。(3)随碱胁迫时间延长,两个品种的SOD酶活性、POD酶活性、CAT酶活性、APX酶活性、GR酶活性、MDHAR酶活性、GPX酶活性、GXT酶活性、GSH/GSSG、ASA/DHA在各处理时间段均较CK显著升高,其中SOD、POD、CAT酶活性随胁迫时间的推进均呈先增加后降低的趋势,APX活性、GR活性、GSH含量、GSH/GSSG和ASA/DHA均呈下降趋势,且加-HY460-6R的抗氧化酶活性及GSH/GSSG和ASA/DHA比值均显著高于沪90-6573。(4)碱胁迫下,两个品种地上部和根系的Na~+含量及Na~+/K~+均较CK显著升高,且加-HY460-6R的增幅显著小于沪90-6573。而地上部和根系的Fe~(2+)、K~+含量均较CK降低,各处理时间段加-HY460-6R均显著高于沪90-6573。此外,碱胁迫下,两个品种的渗透调节物质,如可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和脯氨酸含量均呈先升高后降低的趋势,且在各胁迫时间,加-HY460-6R均显著高于沪90-6573。同时,淀粉、蔗糖及合成相关关键酶均随胁迫时间的推进呈现先升高后降低趋势,且与CK相比,加-HY460-6R的增幅显著大于沪90-6573。(5)碱胁迫下,两个品种的果胶、半纤维素、木质素、果胶酯酶、漆酶、苯丙氨酸解氨酶(PAL)及木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶(XTH)整体均高于CK,随胁迫时间推进,各指标均呈现先升高后降低的趋势,且耐碱品种加-HY460-6R的增幅显著高于碱敏感品种沪90-6573。(6)碱胁迫6 h、2 d、6 d分别取两个品种的处理和对照组根尖4-5 cm样品,进行转录组学分析试验,碱处理组在3个时间点与CK相比,加-HY460-6R和沪90-6573分别鉴定出3540、2760、6645个和3568、6102、7813个DEGs。对上述DEGs进行KEGG富集分析发现,加-HY460-6R主要显著富集在MAPK信号转导途径、苯丙类化合物的生物合成、谷胱甘肽代谢、淀粉和蔗糖代谢、氮素代谢、黄酮类化合物的生物合成等途径;沪90-6573主要显著富集在淀粉和蔗糖代谢、苯丙类化合物的生物合成、MAPK信号转导途径、半乳糖代谢等途径。碱胁迫下,两个品种间的DEGs主要显著富集在苯丙酸类生物合成、淀粉和蔗糖代谢、谷胱甘肽代谢和MAPK信号转导途径等途径。结合耐碱生理特性,对碳氮代谢、植物激素相关通路、氨基酸代谢、MAPK信号通路以及ROS清除相关通路进行分析,共筛选出60个耐碱相关候选基因。以上结果表明耐碱大麦和碱敏感大麦在响应碱胁迫过程中的应答基因不同,不是受单一的基因或者通路调控,而是由多个代谢通路共同调控。