低温作为关键的气候环境因素之一,鉴定与低温相关的基因可以为植物对低温胁迫的适应机制提供见解。连翘作为优秀的园林观赏植物和大宗药用作物,虽然其成株具有较高耐寒性,但是幼苗却常受到低温伤害。我们在以前的景观基因组学研究的结果基础上进行了连翘低温胁迫下的生理指标检测、转录组测序和景观基因组结果重新分析,对连翘的“长期记忆”的冷适应基因和“瞬时记忆”的冷响应基因的关系进行比较分析,以探究其适应机制。结果如下:(1)连翘应对低温胁迫的生理响应和转录组响应相对电导率和MDA含量的增加表明冷胁迫破坏了连翘的膜系统。响应于膜系统破坏引起的细胞渗透压降低,包括SS,Pro和SP在内的渗透调节物质均显著增加。SS和Pro的快速增加以及随后的下降表明它们是调节细胞渗透压的前期反应,而SP的迅速增加后的稳定性表明它在细胞调节渗透压过程中起着更重要的作用。连翘SOD和POD的显著增加也表明ROS清除机制被激活以应对冷胁迫。叶绿素含量的降低表明,除了冷胁迫对膜系统的影响外,叶绿素的合成也受到抑制,从而降低了光合作用的效率。对不同处理连翘幼苗进行转录组测序,共获得90.73 Gb Clean Data,各样品Clean Data均达到5.89Gb。Oh vs 3h、Oh vs 6h和Oh vs 12h 比较组分别含有69、131和305个上调差异表达基因及3、5和26个下调差异表达基因,差异表达基因提供了有关连翘对瞬时低温胁迫响应的大量信息。通过KEGG富集分析和GO注释,在短暂的低温胁迫下,连翘叶片启动了一系列程序,通过合成SS、SP和Pro来增加细胞渗透压,通过SOD,POD和酚类化合物清除ROS,通过气孔闭合,增加细胞壁刚性,激活与病原体感染交叉的防御机制,并进一步启动一游的级联反应,以应对这种压力。同时,昼夜节律被打破,光合作用受到抑制。(2)景观基因组数据重分析以前的景观基因组学研究中将LFMM方法鉴定的SNP视为环境关联位点,结果确定了1 216个与PC1轴紧密相关的冷适应性基因。在这些候选冷适应性基因中,分别由KEGG和GO数据库注释了 391和630个基因。与冷应激后12h的冷响应基因相比,有13个基因重叠,且均为上调基因。通过重新分析表明,连翘通过分化与芳香族物质和三磷酸腺苷合成有关的基因来应对长期低温胁迫。比较分析结果支持了以下假设,即物种在异质环境中对短期环境刺激和长期压力差异的适应机制是不同的,并且环境适应性基因不一定是环境响应基因。总的来说,这项研究为植物对瞬时和长期不同冷胁迫的适应机制提供了新的见解。