龙血竭是龙血树属（Dracaena）植物含脂木材经提取而成的树脂类物质。龙血竭是我国传统名贵中药,具有活血散瘀、定痛止痛、生肌敛疮的功效,距今已有上千年的应用历史。国产龙血竭的基原植物主要为剑叶龙血树（Dracaena cochinchinensis（Lour.）S.C.Chen）和海南龙血树（D.cambodiana Pierre ex Gagnep）。自然条件下,龙血树伤害后产生龙血竭的过程非常缓慢,近年来龙血竭的需求量持续增加,传统的“毁树取材”的生产方法对龙血树资源破坏十分严重,龙血树植物资源在全球日益匮乏。由于龙血树的结脂机制尚不明确,迄今尚无高效的人工诱导龙血树生产龙血竭的技术,制约了龙血竭的可持续利用。本课题以剑叶龙血树和海南龙血树为材料,首先利用组织化学染色和质谱成像技术,观察伤害诱导龙血树结脂的物理防御特征。然后通过化学显色法和超高效液相色谱-质谱联用方法,确定伤害诱导龙血树结脂的化学防御特点。最后结合基因组、转录组、代谢组等多组学技术及生物信息分析方法,从龙血树防御反应的遗传基础、伤害后龙血树的基因表达谱及代谢特征、伤害信号分子调控机制、miRNA调控等多个角度,全面解析伤害诱导龙血树防御反应产生树脂的机制。主要研究结果如下:1.伤害诱导龙血树结脂的结构特征和物质基础健康的龙血树茎皮层中有大量草酸钙针晶束,起到重要物理防御作用,生长区中维管束与周围薄壁细胞通过大量小孔紧密相连。伤害至皮层后,龙血树茎不结脂,皮层受伤表面栓化形成新的栓化层。当伤害突破皮层至生长区后,受伤的生长区出现明显分层特征:由外而内分别是腐烂层、结脂层、健康组织。伤害后树脂最先从维管束韧皮部中出现,随后填充木质部,再扩散至周围薄壁细胞。伤害后随时间迁移,树脂、黄酮类成分和糖类物质呈现出类似的变化。伤害后维管束韧皮部内苯丙氨酸含量明显下降,两种黄酮类化合物含量明显上升,维管束是龙血树茎的主要结脂场所,糖类物质可能是伤害诱导龙血树结脂的物质基础。2.伤害诱导龙血树结脂过程中信号分子的变化利用化学显色法和高效液相色谱-质谱联用法测定伤害后海南龙血树茎中多种信号分子的含量变化,发现伤害后过氧化氢与茉莉酸浓度呈现上升,施加外源过氧化氢和茉莉酸可明显提高海南龙血树茎中的黄酮类化合物含量。3.剑叶龙血树基因组特征结合二代测序、三代测序及Hi-C测序,得到了剑叶龙血树染色体水平的高质量基因组。剑叶龙血树基因组大小约为1.26Gb。剑叶龙血树基因组内DNA损伤修复相关基因和黄酮合成相关基因被正向选择,这是龙血树防御反应的遗传基础。4.剑叶龙血树伤害后通过调节以黄酮生物合成为主的多种代谢过程形成树脂从而进行物理和化学防御联合转录组和代谢组对伤害后不同时间剑叶龙血树茎进行分析,发现剑叶龙血树茎在伤害后从基因表达谱和代谢谱都表现出了阶段性的特征。伤害初期包括三羧酸循环、糖酵解、淀粉和蔗糖代谢等多种代谢通路的多个基因上调表达,促进次生代谢进程;伤害中后期黄酮生物合成通路上的多个基因包括CHS、DFR、LAR、OMT等基因持续高表达,黄酮类化合物是主要富集的化合物类型。MYBs和bHLH转录因子可能是调节龙血树黄酮生物合成的主要转录因子。此外,伤害后与活性氧产生和清除相关基因表达量发生明显变化,多种激素（茉莉酸、油菜素内酯）合成相关基因及感受蛋白（茉莉酸感受器、赤霉素感受器、脱落酸感受器）基因上调表达。对海南龙血树茎施加外源过氧化氢可提高茎中茉莉酸和赤霉素含量,过氧化氢和茉莉酸处理可上调CHS、OPP、OMT等基因的表达。已知上述代谢途径和信号分子与植物伤害防御密切相关,产生的黄酮类化合物和黄酮糖苷形成对外界伤害的物理和化学防御。5.miRNA通过调节多种通路广泛参与了伤害诱导的龙血树防御反应和树脂形成通过miRNA测序和降解组测序,发现伤害后海南龙血树miRNA谱发生显著变化,并预测了一个新miRNA靶向海南龙血树CHS基因,该miRNA伤害后表达量明显降低且其CHS靶基因伤害后表达量明显升高。本研究首次使用质谱成像技术直观展示了高良姜素等化合物在龙血树受到伤害后主要在维管束细胞中合成和积累。首次报道了剑叶龙血树染色体水平的基因组,可为龙血树属植物生物学特点的后续研究提供有力数据支持。首次提出龙血树受到伤害后的代谢进程由短期到长期表现出阶段性的特点,黄酮生物合成是伤害诱导龙血树防御反应的主要进程,发现并验证了过氧化氢与茉莉酸是其防御反应的重要信号分子,首次报道了海南龙血树的miRNA谱,并分析了其对龙血树防御反应相关基因的调控模式,较为全面地揭示了龙血树的结脂机制。本研究阐释了伤害胁迫与龙血树结脂的关系,确定了龙血树结脂场所,挖掘了决定龙血竭质量的潜在关键基因,可为调控龙血树次生代谢,建立高效人工结脂技术提供理论依据。