燕麦(Avena sativa)作为重要的粮饲兼用作物,在畜牧养殖、杂粮开发及一年生人工草地建植等方面发挥重要作用。燕麦红叶病是一种侵染性病害,由大麦黄矮病毒(BYDV)引起,常造成叶片变红、植株不同程度矮化等症状,严重影响燕麦产量及质量。近年来随种植面积扩大及区域间频繁调种导致严重程度日益增加,了解燕麦对BYDV侵染响应的具体机制是当前亟待解决的问题。本研究选择抗病的MN10253及感病品种青引1号为试验材料,对其病毒侵染不同时间点取样的叶片进行内源激素含量、保护酶及解毒酶活性测定、转录组测序及代谢组分析,最后通过多组学结合生理指标进行了抗病机制初步解析。主要研究结果如下:(1)对抗/感材料在病毒侵染后7个时间点的叶片5种内源激素含量测定发现:生长素(IAA)、赤霉素(GAs)、细胞分裂素(CTK)、脱落酸(ABA)及水杨酸(SA)含量在多数时间点均表现为MN10253高于青引1号,表明病毒侵染下,抗病材料内源激素对侵染响应程度更高;三种促生长类激素(IAA、GAs、CTK)与ABA的比值均随胁迫时间延长呈下降趋势,表明燕麦植株通过降低促生长类激素含量,提高抑制生长类激素来抵御胁迫。相关性分析发现两材料不同生长类激素与生长抑制激素呈显著负相关,表明两材料对病毒侵染后的激素响应存在差异。(2)病毒侵染后7个时间点叶片3种保护酶及4种解毒酶活性测定发现:3种保护酶在多数时间点均表现为抗病材料的活性高于感病品种。酸性磷酸酶(ACP)及碱性磷酸酶(AKP)在两材料间呈现出相反的变化趋势,但AKP活性较低,表明病毒侵染下ACP在解毒及磷高效转运方面发挥主要作用。多酚氧化酶(PPO)活性在病毒侵染后持续上升,苯丙氨酸解氨酶(PAL)则先降后升,且抗病材料活性均高于感病品种,表明这两种抗病相关酶在病毒侵染不同时间点发生响应。(3)对病毒侵染后5个时间点燕麦叶片样品进行转录组测序及时序表达分析,主成分(PCA)结果表明抗病材料2 h与其他时间点发生明显分离,是抗性产生的重要时间点。30个文库共获得10,288个差异表达基因(DEGs),DEGs峰值出现在2 h及48 h。5个比较组共有上调基因60个,共有下调基因127个。KEGG富集分析发现鞘脂类代谢通路在所有时间点均显著富集。共预测到分布在20个转录因子(TF)家族的3,828个具有差异表达的TF。其中占比Captisol抑制剂较高的TF家族有RLK-Pelle-DLSV、MYB-related、b ZIP、b HLH及NAC等。加权基因共表达网络(WGCNA)分析在抗/感材料中分别鉴定到14个及18个基因模块,与生理指标的相关性分析筛选到6个抗病关键模块与植物激素信号转导及鞘脂类代谢通路均相关,在关键模块与抗病相关通路中共筛选到抗病关键基因14个;利用蛋白互作(PPI)分析鉴定核心基因8个,这些基因可能与抗病响应直接相关。(4)对病毒侵染后两材料3个时间点的叶片样品进行代谢组分析,PCA结果发现,PC1可将两材料明显区分开,表明其对病毒存在差异响应。抗病材料48h与其他时间点出现明显分离,表明代谢物出现明显变化。3个比MS-275抑制剂较组共注释到678个代谢物。3个比较组分别筛选得到318、343及327个差异代谢物(DAMs),其中共同DAMs分别有194、176及209个,48 h抗病材料中代谢物大量上调,可能在抗病过程中出现重要响应。3个比较组各富集到53、61及63个DAMs,苯丙烷生物合成通路、黄酮和黄酮醇的生物合成通路Biochemistry and Proteomic Services、ABC转运、玉米素生物合成、氨基酸代谢通路是响应病毒侵染的重要通路。(5)对病毒侵染后3个时间点两材料叶片样品进行转录组及代谢组联合分析,3个比较组分别发现40、55及51条共富集通路。抗/感材料的DEGs及DAMs主要富集在黄酮相关通路、苯丙氨酸相关通路、光合相关通路、生物碱相关通路及萜烯类物质相关通路。对5类抗病相关代谢通路进行重要生物学变化通路联合分析发现,抗病材料主要通过上调花青素还原酶、查尔酮合成酶、黄酮醇合成酶、伯胺氧化酶、景天庚酮糖二磷酸酶、托品酮还原酶及非环倍半萜合酶等相关基因表达及牧荆葡基黄酮、异牧荆素、刺槐素、L-苯丙氨酸、丁子香酚、香豆素、1,7-二磷酸景天庚酮糖、去甲基红景天苷、L-哌啶甲酸及反式肉桂酸等代谢物的积累响应病毒侵染。同时对这些通路中DAMs与DEGs进行相关性网络分析发现,部分基因与代谢物存在共调控关系,未来可重点关注。