重离子辐射是物理诱变手段中的一种电离辐射,因具备高传能线密度和独特的Bragg峰能产生更高的突变频率,其中~(12)C~(6+)是最常用的重离子之一。平邑甜茶(Malus hupehensis)作为湖北海棠中优良的苹果砧木,具有根系壮、长势一致、嫁接亲和力以及抗病性强等特点,但因其抗旱性较差而在实际的生产应用上受到一定限制。目前重离子辐射已被广泛应用于辐射育种工作中,但是其在苹果上的bone marrow biopsy研究甚少。因此,探索~(12)C~(6+)重离子对平邑甜茶的辐射效应及筛选抗旱突变体不仅为~(12)C~(6+)重离子辐射育种提供理论和技术依据,还对我国干旱地区的苹果产业发展有重要意义。本论文以80 Gy剂量~(12)C~(6+)重离子辐射的平邑甜茶种子为试材,研究了重碳离子的辐射效应,筛选抗旱突变体并初步探究了其抗旱机理。主要的研究结果如下:1.~(12)C~(6+)重离子对平邑甜茶的辐射效应。以~(12)C~(6+)重离子辐射后的平邑甜茶种子为材料,通过分析辐射后种子的活力、在沙藏过程中的变化和萌发指数以及幼苗和植株的生长发育情况探索了重碳离子的辐射效应。研究结果表明:辐射后的种子活力下降、抗氧化酶活性增强和激素相关的基因表达量下降,在沙藏过程中的GA和H_2O_2最高含量显著低于对照,最后导致种子的萌发率降低和萌发延迟。而且重离子辐射对平邑甜茶种子造成的伤害比较严重,萌发的幼苗畸形率较高。与对照植株相比,辐射后的植株前两片真叶多为畸形叶且保持着显著高的抗氧化酶活性、显著低的H_2O_2含量。2.抗旱突变体的筛选与验证。以辐射后的平邑甜茶植株为材料,通过两次自然干旱试验初步筛选到了4个候选的抗旱突变株系(DR-1、DR-2、DR-3和DR-27),然后对它们进行60天的长期干旱处理。研究结果表明:这4个突变株系对长期干旱胁迫也具有较强的抗性。主要表现为突变植株在长期干旱条件下受损伤程度更低、保持更好的叶绿素含量和光合荧光参数,从而拥有更R428细胞培养高的生物量。而且与对照植株相比,突变植株的POD活性显著提高和H_2O_2含量显著降低。此外,对照植株因长期保持显著高的ABA含量以及叶片表面蜡质含量导致植株难以从环境中吸收CO_2,而突变植株叶片拥有显著低的气孔密度和显著高的气孔导度,能够更好地进行光合作用,维持一定的生长发育。3.突变植株的转录组分析。以长期干旱处理后的对照和2个突变株系(DR-1和DR-27)为材料,通过转录组分析进一步探究突变植株的抗旱机理。研究结果表明:在GO和KEGG富集中,干旱胁迫下突变植株与对照植株的大量差异表达基因与胁迫代谢通路相关,而且突变植株在筛选到已证实与响应胁迫相关的差异表达基因中表现更好。在“淀粉和蔗糖代谢”代谢途购买Tofacitinib径中,突变植株蔗糖合成酶的表达量更高,蔗糖含量也显著高于对照,因此突变植株的渗透调节能力更强。