目的:本课题组在前期研究中发现,由于生态环境差异,吉林省不同栽培产地北苍术药材质量差异很大,很大程度上影响北苍术药材的临床疗效及中药产品质量。因此,在此研究基础上,系统开展北苍术对不同程度干旱胁迫（轻度干旱LS、中度干旱MS及重度干旱SS）响应规律研究,探讨北苍术对干旱胁迫的生理生态响应,旨在揭示其水分生理生态适应性机理,为深入研究北苍术药材质量形成的生态机制提供理论依据,也为北苍术的规范化、精细化和规模化栽培提供参考。方法:本研究以一年生北苍术幼苗为试验材料,采用温室盆栽法,以人工供水模拟吉林省长春市自然降水,开展北苍术长期干旱胁迫研究。采用HPLC法测定北苍术根茎中苍术素、苍术酮和β-桉叶醇的含量,利用光合测定仪测定北苍术的光合生理特性,采用酶联免疫法测定北苍术的抗逆生理特性,利用实时荧光定量PCR法结合酶联免疫法探究北苍术中苍术素、苍术酮和β-桉叶醇积累对干旱胁迫响应的分子生理生态机制,旨在为探明北苍术药材质量生态调控机制提供理论科学支撑。结果:1.通过人工供水模拟自然降水对一年生盆栽北苍术长期干旱胁迫研究表明,不同干旱胁迫处理北苍术根茎的鲜、干重在胁迫期间均呈现逐渐增加的趋势,且干旱胁迫处理达到40 d时会显著影响北苍术根茎的生长及干物质的积累,SS胁迫下的北苍术根茎鲜、干重较CK分别显著下降32.03%和28.63%（p<0.05）。LS和MS胁迫有利于北苍术中苍术素、苍术酮和β-桉叶醇等有效成分合成,重度干旱胁迫会抑制北苍术中有效成分的积累。北苍术根茎中苍术素和β-桉叶醇的合成与干物质的积累显著正相关。另外,干旱胁迫对一年生北苍术根茎鲜重的影响要大于对根茎干重的影响。2.以一年生盆栽北苍术为试验材料,对其光合特性及抗逆生理响应研究结果表明,轻度干旱胁迫北苍术植株的净光合作用速率下降不明显,而在中度和重度干旱胁迫80 d后,植物叶片的气孔关闭,CO₂供应不足引起光合作用速率显著下降,蒸腾作用严重受阻;干旱胁迫60 d后,CK和LS处理下抗逆保护酶活性下降趋势不明显,MS和SS处理则显著下降,且各处理保护酶活性与苍术素含量均显著负相关,苍术素和β-桉叶醇的合成及积累与抗逆保护酶活性有密切的相关性;干旱胁迫下北苍术光合作用受阻,会直接影响苍术酮和β-桉叶醇的积累,但对苍术素的积累影响不显著。3.对干旱胁迫下北苍术药效成分形成机制的研究结果表明,LS和MS胁迫处理60 d后,ACC和HMGR的基因表达量较及关键酶活性与CK相比显著增高（p<0.05）,长期重度干旱胁迫抑制北苍术有效成分生物合成途径中关键酶表达及其活性;ACC为苍术素生物合成途径中的关键酶基因,HMGR为苍术酮和β-桉叶醇生物合成途径中的关键酶基因,二者受干旱胁迫影响较大,在干旱逆境中协同发挥作用;北苍术在次生代谢产物合成途径中受到不同关键酶基因的调控,不同的逆境胁迫,可能激活相同或者不同的防御系统,导致其合成途径关键酶基因表达差异,从而影响其次生代谢产物的合成。结论:一年生北苍术可耐受60 d左右的轻度干旱胁迫,北苍术的干旱临界点为中度干旱胁迫（60%降水量）,其抗旱能力较强。长期轻度和中度干旱胁迫有利于北苍术干物质和有效成分的积累,并可通过调节光合作用和抗逆酶活性抵御干旱胁迫,重度干旱胁迫不仅会抑制北苍术干物质、有效成分的合成与积累,还会抑制植株的光合作用和抗逆响应。北苍术中苍术素、苍术酮和β-桉叶醇等有效成分合成与积累并非受单一因子调控,而是光合特性、抗逆生理特性及其有效成分生物合成关键酶基因表达及关键酶活性等多因素共同作用的结果。