甘蔗(Saccharum spp.)是我国最重要的经济作物之一,其主要产于我国南方地区。随着全球气候变暖,部分主要甘蔗种植区出现了降水量减少甚至严重干旱,导致甘蔗减产。因此,越来越多的科研人员开始重视甘蔗抗旱性品种的研究。本研究以粤糖93-159为试验材料,通过探究不同种类、不同浓度的激素和活性炭对甘蔗再生的影响,建立了粤糖93-159的再生体系;利用化学突变剂EMS对甘蔗愈伤组织进行诱变处理,并使用PEG6000模拟水分胁迫,筛选得到抗旱株系;测定抗旱株系干旱胁迫前后的农艺性状和生理生化指标,采用主成分分析和聚类分析法对突变体的性状进行抗旱性评价;对抗旱性突变体1-17进行的转录组分析。主要研究结果如下:1.建立粤糖93-159的再生体系以粤糖93-159嫩叶鞘为外植体,探究添加2,4-D、6-BA、NAA和活性炭对甘蔗愈伤组织诱导、分化以及组培苗生根情况的影响。结果表明,愈伤诱导的最佳培养基为MS+2 mg·L~(-1)2,4-D+30 g·L~(-1)蔗糖+7g·L~(-1)琼脂,诱导率为95.37%;愈伤分化最佳培养基为MS+1 mg·L~(-1)6-BA+0.2 mg·L~(-1)NAA+30 g·L~(-1)蔗糖+7 g·L~(-1)琼脂,分化率为42.22%;生根最佳培养基为1/2MS+3 mgMK-2206 IC50·L~(-1)NAA+0.5 mg·L~(-1)活性炭+30 g·L~(-1)蔗糖+7 g·L~(-1)琼脂。2.建立EMS诱变体系和突变体筛选标www.selleck.cn/products/liproxstatin-1准用浓度为0、0.1%、0.2%、0.3%的EMS分别处理甘蔗愈伤组织4 h、6 h,根据愈伤组织的分化率确定了诱变浓度时间组合为0.3%EMS处理4 h。在生根培养基中分别加入0、5%、10%、15%、20%的PEG6000模拟水分胁迫,组培苗的存活率依次为100%、76.67%、45.56%、27.78%、14.44%。统计、对比个浓度下甘蔗组培苗的成活率,本研究最终选择Stem-cell biotechnology20%PEG6000为突变体抗旱筛选的阈值,该浓度下组培苗的存活率为14.44%。3.抗旱突变体的鉴定对突变体进行干旱胁迫处理,测定株高、总根长、总根体积、根系平均直径、总根表面积、根鲜重和根干重7个形态学指标,通过主成分分析把7个指标转化为3个综合指标,利用D值进行聚类分析,根据欧氏距离大于5的标准把20个株系分为5类,筛选出抗旱性最好的突变体1-17。通过测定不同抗旱等级的突变株系的生理生化指标发现,在干旱胁迫下各株系的POD、SOD活性均增强,MDA的含量整体增加,CAT含量在干旱胁迫前后也有不同幅度的增加。4.突变体1-17抗旱转录组分析对突变体1-17和粤糖93-159进行抗旱转录组分析,结果发现,突变体干旱胁迫前后有2168个差异表达基因(DEGs),与对照株相比,突变体在干旱前后各有6244和12754个DEGs。GO富集分析发现,两株系在干旱前共富集到237个GO条目,包括茉莉酸介导的信号通路调控、细胞内信号转导、谷胱甘肽代谢过程、血红素结合、钙离子结合、铁离子结合等条目。干旱后共富集到412个GO条目,包括对未折叠蛋白的反应、木质素生物合成过程、阴离子跨膜转运、氨基酸跨膜转运活性、CTP合酶活性、蛋白质丝氨酸/苏氨酸磷酸酶活性。KEGG富集分析发现,两种株系在干旱前后的DEGs主要富集在信号转导、次级代谢产物的生物合成、碳水化合物代谢、脂质代谢、能量代谢等途径,说明在干旱胁迫下这些途径发挥了重要作用。