水分是植物生长发育的基础条件,但土壤水分含量过高或过低都对植株生长造成不良影响。苹果（Malus×domestica Borkh）是我国主要栽培果树树种之一,其面积和产量均居世界首位。苹果产业已成为农民增收、农业和农村经济发展的重要支柱产业。但是干旱和涝害等非生物胁迫严重影响着苹果的产量和品质。因此,阐明苹果砧木对水分胁迫的适应机制,挖掘相关基因,对苹果抗性育种和优质高产栽培具有重要意义。本研究以苹果砧木平邑甜茶（M hupenensis Rehd.）和变叶海棠（M.toringoides Rehd）为试材,研究褪黑素对水分胁迫下苹果砧木幼苗的缓解效应,同时采用Illumina Hi Seq2500转录组测序技术,探讨水分胁迫下褪黑素对苹果砧木基因的差异表达,筛选与水分胁迫相关的基因。主要研究结果如下:1、平邑甜茶和变叶海棠对干旱胁迫的生理响应不同,变叶海棠在干旱胁迫下的适应能力强于平邑甜茶,在干旱胁迫下,外源200μmol·L-1褪黑素能显著缓解干旱对砧木的伤害,提高苹果砧木的抗旱性。干旱胁迫条件下,褪黑素干旱处理与干旱处理相比,平邑甜茶表型胁迫症状推迟2天出现,变叶海棠表型胁迫症状推迟1天出现。褪黑素干旱处理能促进干旱胁迫下幼苗株高、地上部、地下部和叶片干质量等干物质的积累。干旱胁迫下,砧木叶片的叶绿素含量呈现先升高后降低的趋势,叶片的净光合速率（Pn）,气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）随着干旱程度的不断加深而持续降低,褪黑素干旱处理能缓解干旱胁迫对砧木幼苗的伤害。通过石蜡切片观察发现,干旱胁迫使苹果砧木的叶片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度和叶肉组织结构紧密度都有不同程度的减小,褪黑素干旱处理的平邑甜茶叶片厚度比对照处理增加97%,变叶海棠褪黑素干旱处理的叶片厚度比对照处理增加18.4%。干旱胁迫使苹果砧木的叶片相对电导率都有不同程度上升,平邑甜茶褪黑素干旱处理比干旱处理的相对电导率降低5.3%,变叶海棠褪黑素干旱处理比干旱处理的相对电导率下降2.7%;在干旱胁迫前期叶片相对含水量（RWC）下降幅度较为平缓,随着干旱胁迫时间的延长,在胁迫第5天时,平邑甜茶和变叶海棠的RWC降至最低,在胁迫第5天,平邑甜茶和变叶海棠的RWC降至最低。2、干旱胁迫下褪黑素调控苹果砧木抗性的转录组分析。选取干旱胁迫第4天对照、干旱和干旱加褪黑素的砧木叶片进行转录组测序分析,结果显示苹果砧木在干旱胁迫下生理指标的变化以及褪黑素能提高砧木抗旱性与其转录组水平的基因表达有关。与对照相比,平邑甜茶在干旱胁迫下有7170个基因发生了显著差异表达,其中上调基因有2672个,下调基因有4498个;变叶海棠有2969个差异基因产生,其中有950上调基因,2019个下调基因,与干旱胁迫相比,干旱胁迫下外源添加褪黑素的平邑甜茶有1491个基因发生了显著差异表达,其中上调基因有465个,下调基因有1026个。变叶海棠有1384个差异基因产生,其中有586上调基因,798个下调基因。3、平邑甜茶和变叶海棠对淹水胁迫的生理响应不同,平邑甜茶在淹水胁迫下的适应能力强于变叶海棠。在淹水胁迫下,外源200 μmol·L-1褪黑素能显著缓解淹水胁迫对砧木幼苗的伤害,提高苹果砧木的耐涝能力。褪黑素淹水处理后的变叶海棠幼苗与淹水处理相比,表型胁迫症状推迟1天出现,而耐涝砧木平邑甜茶未出现淹水胁迫症状。淹水胁迫下,砧木幼苗的株高、地上部、地下部干质量和叶片干质量都受到不同程度降低,褪黑素淹水处理与淹水处理相比,褪黑素处理能够促进胁迫下幼苗株高、地上部、地下部和叶片的生长;淹水胁迫下平邑甜茶的Pn呈现先下降后上升的趋势,而变叶海棠整体呈现下降趋势;变叶海棠幼苗的Chla、Chlb以及Chlt含量的变化整体呈下降趋势,平邑甜茶叶绿素含量呈现先下降后上升趋势;淹水胁迫下,变叶海棠褪黑素淹水处理的叶片厚度比对照处理增加7.4%,而平邑甜茶褪黑素淹水处理的叶片厚度比对照处理减少2.6%。淹水处理的相对电导率与对照相比都有不同程度上升,但褪黑素处理后能在一定程度上缓解淹水胁迫对植物叶片细胞造成的伤害。平邑甜茶叶片RWC在淹水胁迫下,呈现缓慢上升后下降再上升的变化趋势,而变叶海棠则在胁迫第1天后便开始呈现持续下降趋势。4、选取淹水胁迫第4天对照、淹水和淹水添加褪黑素的砧木叶片进行转录组测序分析。与对照相比,平邑甜茶在淹水胁迫下有8842个基因发生了显著差异表达,其中上调基因和下调基因分别有5110和3732个,变叶海棠有7525个差异基因产生,上调基因有3204个,下调基因4321个;与淹水胁迫相比,淹水胁迫下添加褪黑素的平邑甜茶有5847个基因发生了显著差异表达,上调基因和下调基因分别为2118和3729个,变叶海棠褪黑素处理在淹水胁迫下有2400个差异基因产生,其中上调基因有1227个,下调基因有1173个。