内蒙古兴和-清水河黄土丘陵区沟壑峭壁和道路两侧的护坡上可见大面积富含钙的黄土母质,因为当地土壤肥力低,地表土流失较为严重,所以草本植物很难形成稳定的群落,但是短叶对齿藓常在该区域形成大面积藓类结皮层,其必然存在着一系列应答高钙环境的适应特征。本研究以该地区喜钙藓类短叶对齿藓为研究对象,以土壤元素含量为参考,优化组织培养体系。同时使用不同浓度Ca2+对该藓进行处理,通过对生理指标、叶绿体超微结构和离子流速变化进行测定,揭示短叶对齿藓应对高钙环境的生理适应机制;另外,结合转录组测序对相关基因进行初步探究,挖掘响应高钙环境的功能基因。主要研究结果如下:1.优化短叶对齿藓培养基元素含量与激素配比,可显著提高其生长速率。短叶对齿藓及土壤全元素含量的测定结果表明,钙元素在植物体和土壤中含量均为最高。土壤中除微量元素锰以及重金属元素铷、钇、锑、铅和铀外,其它所有元素含量均显著低于短叶对齿藓。根据全元素测定结果,对Knop培养基进行优化。改良后的Knop液体培养基配合1.0 mg/L IBA和0.5 mg/L 6-BA可在5周后获得大量原丝体。2.200 m M CaCl2环境下促进短叶对齿藓的生长。在200 m M CaCl2环境下短叶对齿藓叶绿素含量最高,MDA和Pro含量以及POD活性最低,可见清晰的类囊体片层结构,无淀粉粒和嗜饿颗粒积累。相反高于或低于200 m M CaCl2均导致叶绿素含量下降,MDA和Pro含量以及POD活性增高。叶绿体形态饱满但出现淀粉粒和嗜饿颗粒的积累,在400 m M CaCl2环境下叶绿体形态遭到破坏。随着培养基中Ca2+浓度的增加原丝体Ca2+外排速率也不断的增加,400 m M CaCl2处理下Ca2+外排速率达到最高。低于200 m M CaCl2时促进Mg2+的吸收与O2的外排,在200 m M CaCl2处理下Mg2+的吸收与O2的外排速率最高,高于200 m M CaCl2时Mg2+由吸收转为外排,O2由外排转为吸收。3.利用300 m M CaCl2高钙处理下短叶对齿藓体内Ca2+发生积累,同时转录组筛选得到18348个显著性差异表达基因。300 m M CaCl2处理下短叶对齿藓原丝体及配子体叶片细胞中Ca2+荧光强度显著增加,转录组测序分析组装得到51961条unigenes,其中筛选出18348个显著性差异表达的基因,上调表达的基因有12214个,下调表达的基因有6134个。对差异表达候选基因初步研究发现Unigene DN6466被预测编码丝氨酸/苏氨酸激酶,亚细胞定位于叶绿体,高钙环境下表达量下调。Unigene DN6689被预测编码钙调素类似蛋白CML25,亚细胞定位于细胞膜,高钙环境下表达量下调。Unigene DN8859被预测编码电压门控钙离子通道,亚细胞定位于叶绿体,高钙环境下表达量上调。