蕹菜是旋花科一年生草本植物,其在高温高湿环境下可以快速生长,是夏季蔬菜淡季的重要叶菜类蔬菜。高温逆境条件下,不耐热蔬菜的纤维含量增加,次生代谢旺盛,老化速度加快,引起形态和生理指标变化,最终导致蔬菜质量差、产量低,且伤害一旦形成,很难恢复。高温多雨和高温干旱还会诱发病虫害,导致蔬菜减产甚至绝收。本文通过筛选耐热性蕹菜TG和BD与不耐热的LY和ZY,分析二者在高温条件下的生理及形态变化,利用转录组学和sRNA组学研究其在耐热过程中的作用机制,为阐明植物的耐热机制提供理论依据。研究结果如下:(1)长时间高温对蕹菜形态及生理指标的影响耐热蕹菜TG和BD与不耐热蕹菜LY和ZY经长时间高温处理后,不耐热品种出现了不规则的白色斑点,尤其是LY,叶片出现明显白化,而耐热TG品种的白斑最少。高温处理后,四种耐热性不同的蕹菜植株的叶绿素a、b和类胡萝卜素含量均出现下降。长时间高温影响了 PSI反应中心的活性,蕹菜的初始荧光水平(F0)增加。高温胁迫后,耐热蕹菜和不耐热蕹菜的最大量子效率(Fv/Fm)都出现下降。BD的非光化学淬灭(NPQ)在高温处理后显著降低,而TG、ZY和LY的非光化学淬灭(NPQ)的值都增加。长时间高温处理后,四个蕹菜品种中多酚含量与抗氧化能力显著下降,其中耐热品种BD和不耐热品种LY下降的程度最多,另外的耐热品种TG和不耐热品种ZY下降的较少,这说明,蕹菜耐热性的获得并不完全取决于其抗氧化能力的强弱。(2)长时间高温对耐热性不同的蕹菜中基因表达的影响利用转录组学分析长时间高温处理后耐热蕹菜TG和不耐热蕹菜LY中基因表达的情况,共发现4145个基因差异表达,其中2420个上调,1725个下调。经过差异基因富集分析,耐热蕹菜和不耐热蕹菜间的主要差异是淀粉和蔗糖代谢以及苯丙烷生物合成代谢。进一步分析长时间高温处理后耐热性不同的蕹菜中的糖含量,发现热胁迫条件改变了蕹菜中可溶性糖的含量,耐热性强的BD和耐热性差的ZY中糖含量的变化趋势不同。在整个高温过程中,除第9d外,其他时间点的BD的可溶性糖含量均高于ZY,BD的果糖含量总是高于ZY。利用qRT-PCR分析高温处理后不同时间点淀粉和蔗糖代谢相关基因表达的变化情况,发现在高温处理的过程中,淀粉和蔗糖代谢相关的基因BDx5,Psps4和Sus在BD品种的表达量均高于ZY品种。苯丙烷代谢途径是连接初生代谢和次生代谢途径的结点,耐热蕹菜BD中苯丙烷生物合成的基因Ant-3和Pmd在BD品种的表达量均高于ZY品种。AF1、AF2和BDx4参与到淀粉和蔗糖以及苯丙烷生物合成两种代谢途径中,AF1在BD和ZY中的表达量均在高温处理初期较低,而后期急剧升高,在72h达到峰值。AF-2在BD品种的表达量均高于ZY品种。BDx4的表达量在高温处理过程中呈波动变化,在BD中第48 h出现峰值,在ZY中第24 h出现峰值。(3)长时间高温对耐热性不同的蕹菜中miRNA的影响近年来,越来越多的研究发现非编码RNA在植物抗逆过程发挥着重要作用,通过构建耐热蕹菜和不耐热蕹菜在长时间高温后的sRNA数据库S03和S04,经检测两个库中碱基质量值大于或等于30的序列数量均超过17 M,且TG中24 nt的序列数量远远高于LY。与蕹菜转录组比对分析后,分别得到1,363,258和1,629,209条序列,两个库中共同的特异序列仅仅只有1,047,133条(11.36%),说明耐热性不同的蕹菜中sRNA存在很大差别。共鉴定出蕹菜中存在71个miRNA,其中差异表达的有21个,通过TargetFinder预测其靶基因,共得到233个靶基因。进一步以耐热性强的BD蕹菜和耐热性弱的ZY蕹菜为材料研究其在长时间高温后差异表达的miR160,miR166,miR172,miR393 和 miR3627 前体的含量,结果表明,高温后,BD和ZY中pre-miR160-2的表达都显著增加,但是不耐热的ZY中上调的倍数更多;miR166在耐热性强的BD中表达量下降,在耐热性较差的ZY中表达量显著上升;miR172可以被长时间高温诱导,然而其在耐热性不同的两个品种蕹菜中并没有差异;miR3627的表达在高温处理后的耐热蕹菜BD中下降,在ZY中则没有明显变化。miRNA前体表达模式的差异说明其在蕹菜耐受长时间高温过程中的作用机制不同。