中间锦鸡儿在北方干旱半干旱地区植被恢复、防风固沙和水土保持中具有重要意义。本研究以四个不同林龄中间锦鸡儿为研究对象(46 a、34 a、25 a和16 a),通过对其个体叶片的形态、结构、生理进行差异性比较,以及通过无人机影像提取冠层植被指数,判断中间锦鸡儿冠层结构变化,并将结合转录组测序进行表型与基因之间关联分析,探究不同林龄中间锦鸡儿表型特征的差异性变化特征及其分子调控机制,阐明其对长时间尺度变化的适应机制,并为干旱区中间锦鸡儿人工林的监测与管理提供理论基础。实验结果如下:(1)不同林龄中间锦鸡儿叶片表型特征变化形态方面,株高(Height)、冠幅(Crown)、比叶面积(SLA)、叶片相对含水量(RWC)均表现为25 a大于16 a、46 a和34 a,基茎(Diameter)、茎叶比(S/L ratio)表现为46 a大于16 a、25 a和34 a,其中16 a最小。株高、冠幅、RWC、S/T ratio之间存在显著相关关系。结构方面,16a中间锦鸡儿叶片栏海比(PT/ST ratio)显著高于25 a、34a和46a,34a中间锦鸡儿主脉维管组织宽度(VB)显著高于16 a、25a和Barasertib小鼠46a,其余解剖特征均无显著差异。上层表皮毛密度(UEH)与下层表皮毛密度(LEH)、上层表皮气孔面积(LSA)、上层表皮气孔密度(US)与下层表皮气孔密度(LS)之间存在显著相关关系。生理方面,34 a中间锦鸡儿叶片叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和总叶绿素(Chlt)含量均显著低于34a、25 a、16a(P<0.05);25 a中间锦鸡儿叶片类胡萝卜素(Car)含量最高;46a和16a中间锦鸡儿叶片木质素(Lignin)含量显著高于25a(P<0.05)。Chla含量、Chlb含量与Chlt含量之间呈极显著正相关(P<0.01)。(2)不同林龄中间锦鸡儿冠层结构特征变化随着林龄的增加,中间锦鸡儿冠层平均NDVI(ADNVI)、平均NDRE(ADNRE)和平均OSAVI(AOSAVI)均表现出25 a>16 a>34 a>46a趋势,表明46a和34a中间锦鸡儿随着林龄的增加,冠层内部退化现象严重,“空心化”现象明显,而25 a和16a中间锦鸡儿样地冠层内部长势优于冠层外部,冠层光合能力以及抗旱能力均强于34 a和46 a。(3)不同林龄中间锦鸡儿表型与转录组关联分析通过对中间锦鸡儿40个叶片样本进行测序分析,平均获得4.95×107～5.07×107CleanDatselleckchem CB-839a,差异基因共16,843个。通过共有差异基因的富集分析,发现这些共有基因大多富集在生物调控、细胞过程、代谢过程、细胞部分等GO类别,以及代谢、环境信息处理、生物体系统以及遗传信息处理等KEGG通路类别中。将具有差异性的表型、植被指数与转录组数据结合进行WGCNA分析,发现MEbrown-Phe、MEgreen-Phe和MEturquoise-Phe三个基因模块与中间锦鸡儿的Height、SLA、S/T ratBiofertilizer-like organismio 和 Lignin 含量等表型显著相关,而 MEbrown-VI、MEgreen-VI、MEturquoise-VI 和MEblue-VI四个基因模块与中间锦鸡儿的NDVI、NDRE和OSAVI显著相关。将表型相关基因模块与对应植被指数相关基因模块进行关联分析得到三个共有基因集,在光合作用-天线蛋白、苯丙烷类生物合成和萜类化合物生物合成支柱通路中均显著富集,共有19个基因被注释到,包括LH CP、4CL、CYPs、IspS、EBOS、DXPS 等。综合以上结果,我们认为中间锦鸡儿通过各个叶片功能性状间相互调节与权衡来更好地适应干旱区资源与环境,并随着林龄的增加形成了从生物量快速生产到养分有效保存策略的转变。其中,46 a和34 a中间锦鸡儿冠层处于衰退性发育阶段,冠层叶绿素含量降低,冠层光合能力减弱,且冠层内部木质化组织增多,冠层内部退化现象最严重,“空心化”现象更为明显;木质化程度和光合能力较高,抗旱能力较强。同时,与中间锦鸡儿适应性性状密切相关的基因主要富集在光合作用-天线蛋白、苯丙烷类生物合成和萜类化合物生物合成KEGG通路,表明中间锦鸡儿对时间尺度环境变化的适应机制是多基因、多通路调控的复杂机制。