荞麦是蓼科(Polygonaceae)荞麦属(Fagopyrum spp.)的双子叶粮食作物,主要种植于我国西北、华北、西南地区的高海拔地带和云贵高原山区,水分调控措施的缺乏与灌溉技术的落后导致荞麦种植区常出现季节性缺水,严重影响了荞麦生长发育和产量形成。因此,鉴定和筛选具有耐旱性的荞麦种质资源,是选育耐旱新品种,解决该地区荞麦生产现状和增加荞麦产量最为有效的手段。此外,挖掘荞麦耐旱基因,从分子水平深入研究和阐明耐旱机理对于开发和利用荞麦种质资源,培育优质耐受性强的荞麦品种具有重要意义。本次研究利用转录组学与蛋白质组学研究了荞麦幼苗的耐旱生理与分子机理,挖掘耐旱相关基因;此外,通过对80份不同来源的甜荞种质资源进行耐旱性鉴定,筛选耐旱种质,为培育具有优良耐旱性的荞麦品种提供参考信息和理论依据。主要研究结果如下:(1)干旱胁迫对荞麦幼苗的生理生化过程产生了较大的影响,荞麦幼苗子叶的相对含水量(RWC)随着干旱胁迫时间的延长而下降,并伴随有叶片萎蔫卷曲的现象,幼苗子叶中MDA含量的积累量及CAT和POD酶的活性随着干旱胁迫时间的延长而升高,且荞麦幼苗子叶中叶绿素a/b比率和Rubis CO酶的活性在干旱胁迫5天时显著低于对照。这些研究结果表明干旱胁迫下,荞麦幼苗可通过提高抗氧化酶类的活性以消除活性氧(ROS)的积累,且干旱胁迫会导致光合作用能力的降低。(2)转录组学测序分析发现参与光捕获与卡尔文循环的基因其转录本的表达水平显著下降,表明干旱胁迫对荞麦的光合作用反应产生了较大的抑制作用。荞麦地上部与地下部对于干旱胁迫有着不同的响应模式,通过GO与KEGG富集分析发现,荞麦幼苗子叶中的差异表达基因(DEGs)主要与信号传导、激酶活性、DNA修饰作用和氧化还原酶活性相关;荞麦根部的DEGs主要与蛋白质磷酸化、蛋白质修饰及大分子修饰等修饰反应及小分子代谢、蛋白质代谢、碳代谢和磷代谢等生物代谢过程相关;此外,在荞麦幼苗子叶和根部中,转录因子(TFs)对于干旱胁迫也存在着不同的响应模式。(3)通过对干旱胁迫5天的荞麦子叶进行蛋白质组学分析发现,干旱胁迫下的差异丰度蛋白质(DAPs)主要在苯丙酸生物合成、催化活性、蛋氨酸腺苷转移酶活性和铁离子结合等方面发生了显著变化。通过蛋白质互作网络(PPI)分析发现参与苯丙氨酸生物合成与类黄酮生物合成等次生代谢产物相关的14个DAPs与6个与DNA复制与同源重组相关的DAPs在干旱胁迫时呈下调表达,而5个热应激蛋白(HSP)家族蛋白质和1个HSP60分子伴侣蛋白家族/TCP家族成员蛋白质,其表达丰度受干旱胁迫诱导而提高,且与较多的蛋白质发生了互作,可作为提高荞麦耐旱性的候选基因。这些结果表明干旱胁迫下荞麦幼苗可通过提高耐逆相关基因的转录活性以促进相关功能蛋白质的合成,同时降低次生代谢产物合成与DNA复制过程以抵御干旱胁迫。(4)本研究通过建立荞麦萌发期耐旱性鉴定体系,确定了20%的PEG6000高渗溶液是进行荞麦萌发期耐旱性的最适浓度;且相对发芽率、萌发耐旱指数和根长胁迫指数等耐旱性鉴定指标与荞麦萌发期耐旱等级显著相关,可作为荞麦萌发期耐旱性鉴定的有效指标。对80份甜荞种质资源进行了耐旱性鉴定,共筛选得到了耐旱性极强的种质资源3份,耐旱型种质13份;耐旱性较弱种质33份;敏感型种质31份,为荞麦开展耐旱性研究和挖掘耐旱种质提供了理论信息。(5)通过对12份具有不同耐旱性荞麦种质资源的Fe DREB1L基因及启动子进行等位变异分析发现,Fe DREB1L基因存在4种等位变异类型;在Fe DREB1L基因启动子中存在3种等位变异类型,种质资源间的变异主要集中于参与干旱应答的重要启动子区段;且不同耐旱性种质中Fe DREB1L基因与启动子存在不同的组合类型,推测这些变异可能与荞麦种质资源耐旱性强弱的分化有关。