水稻作为世界上的主要粮食作物之一,其生长和发育受到低温胁迫的制约。我国长江中下游及南方的稻作区常出现的“倒春寒”和“寒露风”容易造成水稻大面积减产。与栽培稻相比,广西普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）具有更强的耐冷性。因此,从野生稻中挖掘耐冷基因,揭示耐冷基因调控的分子机理,有利于耐冷基因资源应用于耐冷水稻新品种培育的过程。本实验室前期利用广西普通野生稻DP15（耐冷）和轮回亲本9311（冷敏感）构建耐冷定位群体,获得一个位于水稻12号染色体的耐冷位点,命名为CTS-12。本研究分别从生理生化水平、转录水平和代谢物质变化水平系统研究了该耐冷基因所介导的耐冷调控机制,研究结果如下:（1）低温引起叶绿体相关蛋白质的表达变化,降低9311和DC90的光合效率,在恢复期DC90可以恢复正常的光合作用。（2）水稻耐冷性与ABA的合成相关。低温胁迫条件下,外施ABA可以提高9311的耐冷性;而外施ABA合成抑制剂Na2WO4 DC90的耐冷性下降。因此,DC90及9311植株内ABA水平的差异是起耐冷表型差异的主要原因之一。（3）CTS-12通过转录和代谢水平的调整来响应低温胁迫。通过O2PLS和OPLS-DA模型对转录组和代谢组学数据集进行整合,以研究水稻应对低温胁迫的多级调控。对DEGs和DEMs的分析,分别在9311和DC90中检测到许多与相关转录本变化相伴的代谢变化,主要包括糖酵解、水苏糖的生物合成、TCA循环、β-丙氨酸的生物合成、氨基酸代谢、ABA的生物合成和分解代谢的途径。同时在9311和DC90之间观察到了这些途径的不同反应,推测这是导致9311和DC90耐冷性变异的原因。（4）低温胁迫诱导ABA在水稻植株内的积累。DC90体内在冷处理条件下ABA合成调节水平显著高于9311。转录组学、代谢组以及代谢物质定量分析发现,ABA均参与9311和DC90的冷胁迫响应,但在基因表达水平和体内含量均存在显著差异,DC90积累更多ABA来参与冷信号转导过程,使得耐冷性高于9311。（5）ABA介导DC90水分吸收和散失的动态平衡。DC90可能是通过调节气孔的开闭程度及气孔密度,降低蒸腾速率提高体内水分含量来增强植株的抗寒性。在冷处理期,9311和DC90的气孔开合和气孔导度受到影响,但水分吸收并不受影响。在恢复期,9311叶片相对含水量降低,9311和DC90的气孔开合度、气孔宽度和密度都有显著差异,体内ABA的含量增加和H2O2在保卫细胞中的积累可能是DC90调控气孔开关的关键。气孔开度的调节维持了DC90体内水分吸收和散失的平衡,因而不出现冷胁迫条件下因冷性失水而导致植株死亡的现象。（6）内源激素水平与9311和DC90耐冷差异存在可能的关联性。通过定量测定9311和DC90体内CK、JA、SA、IAA和ACC的含量,结果显示,在冷处理期间,9311和DC90的CK含量无显著差异,而在恢复期出现显著差异。9311中在冷处理期的JA积累水平比DC90高,ACC、IAA和SA在冷处理期变化不明显。综上所述,推测CTS-12通过ABA介导9311和DC90水分平衡状态不同,水分失衡是9311冷敏感的主要原因。