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在全球气候变化的大背景下,干旱胁迫发生的频率和强度将逐年增加。鼓粒期是大豆产量和品质形成的关键时期,也是碳氮代谢最复杂的阶段,干旱胁迫必然限制鼓粒期大豆碳氮同化、分配和转移,影响大豆产量和品质的形成。褪黑素作为植物激素和生长刺激物质能够直接或间接清除活性氧,调控其它激素水平,进而参与作物应对逆境胁迫的一系列代谢过程,提高作物抗逆能力,增加产量。然而,目前缺少从碳氮代谢角度深入解析褪黑素促进干旱胁迫下大豆生长和产量提高的机制。因此,本研究于2018年2019年在国家杂粮工程技术研究中心盆栽场进行,选用干旱敏感型大豆品种绥农26为供试品种,采用盆栽控水的方式设置干旱胁迫处理,研究了外源褪黑素对干旱胁迫下鼓粒期大豆碳氮代谢及产量品质的调控效应,并利用转录组学和代谢组学对比分析可能的调控机制。主要结果和结论如下:1、干旱胁迫导致叶片含水量大幅度下降,活性氧含量提高,细胞膜完整性降低。外源褪黑素可显著提高干旱胁迫下大豆叶片渗透调节物质可溶性糖和可溶性蛋白含量,提高抗氧化酶（SOD、POD、CAT）和谷胱甘肽循环系统关键酶（APX、GPX、GR、DHAR）活性,降低活性氧含量（H2O2和O2-）,减少MDA的产生、显著降低电解质渗透率,同时促进生长类激素（IAA、GA、ZR）含量、降低ABA含量,进而有利于提高叶片含水量、维持细胞膜完整、促进大豆生长发育。正常供水条件下,外源褪黑素可在一定程度上降低活性氧含量,提高上述促进生长类激素含量、降低ABA含量。2、干旱胁迫导致叶片光合能力降低,碳水化合物转运受阻。外源褪黑素可显著提高干旱胁迫下大豆光合色素（叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素）含量、叶绿素荧光参数（Fv/Fm、Fv/F、ΦPSⅡ、ETR）,改善光合气体交换参数（Tr、Gs、Ci）,提高光合速率,并提高碳代谢关键酶（AI、NI、SPS、SS）活性,提高碳水化合物（淀粉、蔗糖、葡萄糖、果糖）含量,有利于碳素同化和转运水平的提高。正常供水条件下,外源褪黑素对大豆叶片碳代谢相关生理指标无显著影响。3、干旱胁迫导致氮代谢关键酶活性降低,无机氮含量增加,氨基酸含量下降,氮素积累和转运受阻。干旱胁迫下外源褪黑素可显著提高氮代谢关键酶活性（NR、GS、GOGAT、GDH）、降低无机氮（NH4+-N、NO3--N）含量、增加酰脲含量,提高氨基酸含量,促进全株氮素积累量提高,有利于氮素同化和转运。4、干旱胁迫导致单株荚数和单株粒数减少、百粒重降低,产量降幅达27.70%。干旱胁迫下外源褪黑素可在一定程度上提高单株粒数,并显著提高百粒重,较干旱胁迫处理增产幅度达10.86%。正常供水条件下,外源褪黑素可促进大豆产量略有提高,提高幅度为1.94%。5、干旱胁迫导致大豆蛋白质、可溶性糖和膳食纤维含量上升,脂肪含量、大豆异黄酮总量、脂肪酸总量、Cu、Fe、Mn和Zn元素含量显著降低。干旱胁迫下外源褪黑素可促进大豆蛋白质、可溶性糖和膳食纤维含量上升,有效缓解脂肪,异黄酮,脂肪酸以及矿物质元素含量的降低,从而提高大豆品质。正常供水条件下,外源褪黑素也可促进上述指标的提高。6、转录组分析表明,与干旱胁迫处理相比,正常供水和干旱胁迫下喷施外源褪黑素处理的大豆叶片共同上调和下调的基因分别有37个和493个。上调的基因中存在着直接和间接参与碳氮代谢的功能基因,包括正向调控的参与半胱氨酸合成、光合作用、碳水化合物代谢和葡萄糖代谢等途径关键基因。代谢组分析发现,与干旱胁迫处理相比,正常供水和干旱胁迫下喷施外源褪黑素处理的大豆叶片共同上调和下调的代谢物分别有17个和43个,上调的代谢物中绝大部分（14/17）属于氨基酸、脂质、有机酸和碳水化合物,进一步揭示了外源褪黑素能够提高大豆碳氮代谢与抗旱的能力。结合转录组和代谢组分析,褪黑素通过调节“氨基酸代谢”和“淀粉蔗糖代谢”途径,促进干旱胁迫下β-葡萄糖苷酶基因表达增加,提高了L-天冬酰胺和6-磷酸葡萄糖代谢物的含量,最终提高了大豆的抗旱性。