草毒(Fragaria ananassa Duch.)为蔷薇科草莓属宿根性多年生草本植物,其果实鲜美多汁,酸甜可口,香气浓郁,是大众最喜爱的水果之一,富含钙、磷、铁等矿物质,具有较高的营养价值。CO2是植物进行光合作用的原料,近年来,大类的活动加剧了温室气体CO2的排放,导致大气中CO2浓度逐渐增加,这势必会影响到植株的光合作用和生长发育,因此研究CO2对植物生长发育和光合特性的影响并挖掘有关光合基因就尤为重要。本试验以4个草莓品种(‘红颜’、‘甜查理’、‘章姬’和‘隋珠’)为试验材料,将种植区划分为富碳(750～850 μmol/mol)和自然条件(350～500 μmol/mol)两个区域,对比分析不同CO2浓度条件下不同草莓品种光响应曲线和CO2响应曲线等光合特性的差异;研究富碳对果实、叶片的生长和果实品质的影响;继而以野生草莓为参考基因,利用RNA-seq技术分析研究‘红颜’草莓在不同CO2浓度条件下的基因表达谱,筛选出一些与光合和CO2响应有关的基因,为草莓光合机理的研究奠定基础。主要的研究结果如下:1、试验结果表明,在相同的环境条件下,随着CO2浓度的增加,‘甜查理’和‘红颜’品种的净光合速率明显高于其它两品种,‘甜查理’在4个品种中又为最高;同时,‘甜查理’的CO2补偿点、Rubisco最大羧化活性、RuBP最大再生速率及磷酸丙糖利用率的值均最高。对比不同品种在富碳和对照条件下的光响应曲线,在相同光合有效辐射的情况下,各品种在富碳条件下净光合速率均高于对照。在富碳条件下,‘甜查理’光饱和点最高、最大净光合速率最大、光补偿点最低;‘红颜’品种的表观量子效率最高。在对照条件下,‘红颜’表现出了最高的光饱和点,最低的光补偿点出现在‘甜查理’,而最高表观量子效率和最大净光合速率则分别出现在’隋珠’和’红颜’。2、高CO2浓度下果实、叶片的生长速率、总产量增加,但果实平均单果重降低,体积减小。品质方面,高CO2浓度有助于果实可溶性糖、可溶性固形物及蛋白质的累积,降低了有机酸的含量;在总酚、类黄酮及花青素含量方面,不同品种对CO2的反应不同。总体来看,高CO2浓度加快了果实的生长,提高了产量,改善了果实的品质。3、采用高通量测序方法分析比较不同CO2浓度条件下草莓叶片的转录组数据,4个文库分别获得 Total reads 数为 60118096、57630836、57679614 和 68370330 条,4 个文库分别有42.23%、42.15%、42.35%和43.00%的Mapped reads能够比对到参考基因组。草莓在高CO2条件下与自然条件相比有150个差异表达基因,其中98个上调基因,52个下调基因。对差异表达的基因进行GO功能注释,具有萜烯合酶活性、亚铁血红素结合和(+)-δ-杜松萜烯合酶活性的分子功能,拢牛儿基二磷酸代谢过程、法呢基二磷酸代谢过程和杜松萜烯生物合成等过程。对差异表达基因进行KEGG代谢通路分析,发现植物激素信号转导、类单萜类生物合成通路较为富集。同时与拟南芥同源基因比对,挖掘与光合相关的基因,发现gene19575-v1.0-hybrid和 gene20355-v1.0-hybrid 可能参与光合碳代谢,gene21583-v1.0-hybrid、gene00630-v1.0-hybrid、gene30952-v1.0-hybrid 和 gene17250-v1.0-hybrid 可能参与光合过程中某些组件的调控。4、为了验证RNA-Seq数据的准确性,采用荧光定量PCR的方法对草莓不同CO2浓度条件下 4 个草毒基因 gene00630-v1.0-hybrid、gene19575-v1.0-hybrid、gene30952-v1.0-hybrid、gene21583-v1.0-hybrid进行表达量分析,试验结果表明4个草莓基因所测得的相对表达量与相应FPKM值的趋势是一致的,说明测序结果是可信的。