青藏高原环境条件复杂多变，许多不利的环境因子考验着植物的生长和繁殖。同时，青藏高原被认为是全球气候变化的敏感区和脆弱区，气候变化对青藏高原地区植被和生态系统具有难以估测的影响。此外，由于人类活动如过度放牧的加剧，许多地区的草地受到不同程度的破坏，严重的地方出现“黑土滩”或沙漠化。这些问题相互关联和影响，认识和理解青藏高原植物和高寒环境的相互作用关系，是认识气候变化背景下高山植物和生态系统的潜在变化，以及科学合理地保护和恢复退化草地的基础。目前，关于高山植物对青藏高原环境的适应性的研究主要关注植物在长期的适应和进化过程中形成的形态结构特征或生理响应，而从分子水平分析植物适应性机理的研究很少。　　由于特殊的地理位置和独特的气候条件，青藏高原腹地从东往西呈现从高寒草甸到高寒草原，再到荒漠化高寒草原的植被替代现象。高寒草甸和高寒草原的主要建群种分别是莎草科(Cyperaceae)的高山嵩草（Kobresia pygmaea）和禾本科(Poaceae)的紫花针茅（Stipa purpurea），它们对环境都有良好的抵抗力，同时也都是当地重要的牧草，在维持区域生态环境安全和畜牧业发展中具有重要作用。本文利用高山嵩草和紫花针茅对高山环境的良好适应性，结合其所在地区的环境特征，通过蛋白质组学和生理生化的方法开展了以下四项研究:1）高山嵩草对青藏高原海拔梯度的适应性研究;2）高山嵩草对青藏高原昼夜环境的响应研究;3）不同居群紫花针茅响应干旱胁迫的生理生化研究;4）不同居群紫花针茅响应干旱胁迫的蛋白质组学研究。主要研究结果如下:　　1.高山嵩草对青藏高原海拔梯度的适应性研究　　本研究中，我们运用比较蛋白质组学的方法研究了高山嵩草在念青唐古拉山（当雄）四个海拔梯度间（4600m、4800m、4950m和5100m）的蛋白质变化，从而理解蛋白质如何调控高山嵩草对环境变化的适应。我们成功鉴定了58个沿海拔梯度差异表达的蛋白质点，根据其功能分为参与物质与能量代谢、蛋白质合成与分解、氧化还原过程、抗逆响应、光合作用和蛋白质激酶六大类。结合蛋白质的功能和表达量变化，我们发现一些抗逆物质（脯氨酸和脱落酸等）和蛋白质（抗氧化蛋白和热休克蛋白等）随海拔升高而大量积累，蛋白质通过多条途径调控物质与能量代谢，以及对气孔特性（密度和大小）和光合色素含量的调节是高山嵩草适应高海拔的高山环境的基础。根据研究结果，我们认为高山嵩草主要通过提高体内抗逆代谢物和蛋白质的含量，以及在蛋白质介导下加强对生命活动的调控来适应高山环境。由于高山嵩草体内存在一套“灵活”的生理生化活动来应对环境差异，我们推测一定程度的环境变化对主分布区的高山嵩草影响不大，但是不排除对分布区边缘的高山嵩草居群的影响。　　2.高山嵩草对青藏高原昼夜环境的响应研究　　本研究通过差异蛋白质组学的方法，结合抗氧化酶活性测定和蛋白质免疫印迹技术，分析了高山嵩草在一天中每隔4个小时(2:00、6:00、10:00、14:00、18:00和22:00)的蛋白质表达变化。结果表明:在白天的高温、强光和紫外辐射，以及夜里的低温等不利条件下，高山嵩草体内的抗氧化酶、热休克蛋白和脱落酸代谢相关的蛋白质等能够被大量诱导表达，从而对细胞和机体起到保护作用。同时，受蛋白质调控的一些生命活动（例如光合作用）会集中在较为适宜的时间段进行。因此，我们认为高山嵩草体内蛋白质表达的可塑性和灵活性，是其有效地应对短时间里环境的变化的基础。　　3.不同居群紫花针茅响应干旱胁迫的生理生化研究　　本研究以采自西藏自治区普兰县和措勤县的两个居群的紫花针茅为材料，比较了14天的干旱胁迫和随后的复水过程中各自生理生化水平的变化差异。结果发现在干旱中普兰的紫花针茅的叶片相对含水量、叶绿素荧光、脯氨酸和丙二醛含量、活性氧积累、抗氧化酶活性和抗旱相关基因表达量都发生变化，在复水后能恢复到对照水平;而措勤的紫花针茅中这些指标的变化幅度和普兰的不同，且在复水后不能很好地恢复到处理前的水平。结果表明来自降水较少的普兰的紫花针茅比降水较多的措勤的具有更强的耐旱性，抗氧化酶活性、脯氨酸含量和一些抗旱基因的表达量更高是造成普兰紫花针茅抗旱能力强的重要基础。本研究有助于我们认识不同居群紫花针茅在青藏高原环境中的适应和进化，以及对气候变化的响应。　　4.不同居群紫花针茅响应干旱胁迫的蛋白质组学研究　　本研究以采自西藏自治区门士乡和那曲县两个居群的紫花针茅为材料，比较了干旱处理7天和14天，以及随后的复水后各自的形态和生理变化，结果表明来自较为干旱地区门士的紫花针茅相对于较为湿润地区那曲的抗旱能力更强。为了探究这种差异的原因，我们利用iTRAQ定量蛋白质组学方法分析了干旱7天处理和随后的复水过程中两个居群紫花针茅的蛋白质差异。结果发现，两个居群紫花针茅存在一些固有差异蛋白质，其中有一部分对干旱胁迫有响应。在干旱和复水过程中，两个居群紫花针茅都各自有一些特异的表达量变化的蛋白质，也有一些共同变化的蛋白质。这些蛋白质按功能可以分为和刺激响应、抗氧化系统、光合作用、糖代谢、蛋白质翻译后修饰相关等24类。通过分析，认为门士的紫花针茅中许多和刺激响应、抗氧化系统、翻译后修饰和渗透调节相关的蛋白质的特异性上调表达或相对于那曲的表达量更高是其具有更强抗旱能力的重要原因。该研究进一步促进了对不同居群紫花针茅抗旱差异性的理解，有助于阐明紫花针茅沿水分梯度的分布规律，以及环境变化对紫花针茅可能造成的影响。