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燕麦(Avean sativa)是禾本科一年生饲料作物,具有抗寒、产草量及营养价值高等优良性状,在牧草产业中占据了重要作用。在我国,干旱与半干旱地区达到国土面积的一半,即使在非干旱地区,也经常会受到阶段性或难以预期的干旱胁迫危害。近年来硅对非生物胁迫下植物生长发育具有有益的作用已进行了许多报道,但是,硅在干旱胁迫下影响燕麦的机理尚不清楚。因此研究硅缓解干旱胁迫的机理,为干旱地区燕麦育种以及栽培提供理论依据。本试验品种为加拿大引进品种甜燕I号,以Na2SiO3·9H2O作为硅源,以PEG-6000模拟干旱胁迫环境,研究了正常生长,干旱胁迫(25%聚乙二醇,PEG-6000)和硅+干旱胁迫(10mmol/L Na2SiO3·9H2O+25%PEG-6000)条件下对燕麦幼苗的影响,结果如下:(1)硅显著(P<0.05)提高了干旱胁迫下燕麦幼苗叶片净光合速率、胞间二氧化碳、气孔导度、蒸腾速率、叶绿素含量、最小初始荧光Fo、暗适应下最大荧光Fm、最大光化学效率Fv/Fm、性能指数PIABS,显著(P<0.05)降低了叶片和根系丙二醛、脯氨酸含量和过氧化物酶活性,显著(P<0.05)降低了叶片可溶性蛋白浓度、超氧化物歧化酶活性,提高了根系可溶性蛋白浓度、超氧化物歧化酶活性。显著(P<0.05)降低了叶片氮、钙元素含量,提高了叶片磷、钾、硅元素含量。施用外源硅能提高干旱胁迫下燕麦幼苗光合作用,提高抗氧化和渗透调节能力,在这个过程中根系起到主要调节作用,使叶片生理指标维持在了一定水平,缓解干旱胁迫对燕麦幼苗的伤害,促进其生长。(2)对燕麦地上部进行转录组分析(116,843个单基因),比较转录组学分析表明,硅对干旱胁迫下燕麦的生长起着重要作用:在干旱胁迫下,硅在改变756个基因的表达水平中起着重要作用。KEGG富集分析表明,与可溶性糖相关的酶明显富集,蔗糖和果糖是可溶性糖的重要成分,糖作为作物生长的必要来源,相关基因的表达增加可能会增加植物的抗旱性。(3)对燕麦根系进行转录组分析(176,555个单基因),旨在比较三种处理下植物的差异基因。比较转录组学分析表明,在干旱胁迫下,硅在改变234个基因的表达水平中起着重要作用。GO富集分析表明,氧化还原酶活性、细胞氮化合物代谢过程、细胞大分子代谢过程等相关基因的富集程度显著提高,并且这些基因与非生物抗性有着千丝万缕的联系,表明硅可能诱导燕麦幼苗的耐旱性。