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低温是影响植物生长发育和地理分布的重要生态因子之一,也是主要的非生物胁迫因子。增强植物的耐寒性(抗寒性)是现阶段提高越冬作物产量最有效、最经济的方法。植物抗寒性是由多种代谢调控的复杂性状,通过一系列信号分子调节相关抗逆基因和蛋白的表达,来适应逆境。随着冬油菜北移计划的成功推行,白菜型冬油菜的种植面积越来越广。作为我国北方新的越冬作物,白菜型冬油菜则表现出良好的抗寒性。因此,研究白菜型冬油菜逆境应答的生理和分子机理,对植物抗寒育种具有重要作用。本研究以超强抗寒白菜型冬油菜品种陇油7号及弱抗寒白菜型冬油菜天油2号为研究材料,对其生理特征、光合特性、蛋白组学、转录组学进行研究,主要结论如下:1.陇油7号具有更强的抗氧化和渗透调节能力,细胞损伤较小,有利于抵御低温逆境;ABA含量积累有利于促进细胞休眠,减少物质消耗,二者是冬油菜安全越冬的必要条件。冷害条件下,冬油菜光合速率下降主要受气孔限制影响;冻害条件下,光合速率降低受非气孔限制影响。冻害胁迫后,叶绿体结构被严重破坏,叶绿体中淀粉粒不规则地分布在细胞质中,其数量和体积均显著增加,强抗寒性材料叶绿体损伤程度小于弱抗寒性材料。2.差异蛋白质组分析得出:叶片蛋白质组分析鉴定出表达丰度变化在2倍以上蛋白点40个,与应激反应相关蛋白25个,其中与温度刺激反应相关蛋白质8个,冷冻胁迫后,5个蛋白点在抗寒性材料中上调表达,弱抗寒材料中未表达;根系蛋白质组分析鉴定出表达丰度变化在2倍以上蛋白点20个,5℃胁迫后,陇油7号中5个蛋白点诱导表达,天油2号中6个蛋白点诱导表达;-5℃胁迫后,陇油7号中4个蛋白点诱导表达,天油2号中10个蛋白点诱导表达;主要参与能量代谢、蛋白质代谢、解毒与防御等过程。3.RNA-seq分析得出:叶片中鉴定出939个差异基因(DEGs),其中619个基因下调表达,320个基因上调表达;根系鉴定出967个DEGs,其中542个基因下调表达,425个基因上调表达。叶片中显著富集的通路有23条,根中显著富集的途径有14条,主要包括代谢途径、次生代谢生物合成、苯丙氨酸生物合成和黄酮类生物合成等途径。叶片和根系分别鉴定出71和78个TFs家族,其中,在叶片响应低温胁迫中起关键作用TFs分为19类,根中关键TFs分为16类,包括AP2/EREBP、C2H2、bHLH、MADS、MYB和MYB related等家族。4.结合RNA-seq和差异蛋白质组学克隆筛选到参与冷胁迫应答(GO:0009409)的2个基因-低温调节蛋白low-temperature regulated protein BN115基因COR15b和ABA受体蛋白基因PYL11,并进行生物信息学分析。白菜型冬油菜响应低温胁迫中首次鉴定出BN115蛋白并克隆得到编码该蛋白质基因COR15b。克隆获得长度为429 bp的COR15b基因ORF,编码142个氨基酸的蛋白质;保守区属于Chlorophyll A-B binding超家族,MW为14.8 kDa,pI为7.79,为稳定亲水性蛋白质;存在第12、27、46、75位氨基酸残基组成的疏水性活性中心三级结构。克隆获得ABA受体蛋白基因PYL11完整ORF为489 bp,编码162个氨基酸;存在一个跨膜的结构域,MW为17.8 kDa,pI为5.40,是不稳定亲水性蛋白质;该酶蛋白属于脱落酸结合蛋白PYR/PYL/RCAR-like家族,存在结构域疏水配体、蛋白界面及蛋白开关等与ABA结合相关的位点。以上结果初步阐明了白菜型冬油菜抗寒适应性机制,丰富了抗寒相关蛋白和基因资源,为冬油菜抗寒育种及抗寒机制研究奠定基础。