小桐子(Jatropha curcas L.)属于大戟科(Euphorbiaceae)麻疯树属Jatropha L.)的能源植物,起源于热带和亚热带地区,对低温胁迫比较敏感,是一种冷敏植物。所以低温不仅是影响小桐子代谢、生长、发育、产量和地理分布,甚至存活的主要环境因子,也是限制小桐子产业发展的主要瓶颈。此外,由于小桐子种子具有较高的含油量,被认为是具有生产生物柴油潜能的重要可持续能源植物。因此,寻找提高小桐子耐冷性的方法,以及弄清耐冷性提高的生理机制,具有重要的理论和实际意义。但是,短期冷激是否可提高小桐子幼苗的耐冷性,以及这种耐冷性提高的生理机制,目前仍然没有完全清楚。本论文基于目前的研究进展,以小桐子为实验材料,主要做了下列研究并取得相应的结果：(1)研究了不同种子消毒剂和引发剂对小桐子种子萌发的影响。结果表明,CuSO4消毒不仅效果好,而且可提高种子的发芽率、发芽指数和脂肪酶活性。相反,其它消毒剂则不同程度地削弱了种子的发芽率、发芽指数、脂肪酶活性和幼苗的生长。这些结果说明,CuSO4是一种较好的小桐子种子表面消毒剂。此外,用H2O2和H2S浸种都显著提高小桐子种子的发芽率,并且H2S可能在H2O2信号的下游促进小桐子种子的萌发。(2)研究了不同冷激和恢复时间对小桐子幼苗耐冷性的影响。苗龄为12d的幼苗,经短期冷激(5℃,4 h)和恢复(26℃,4 h)后,可显著提高小桐子幼苗在冷胁迫(1℃,5 d)下的存活率,而没有恢复的4h冷激,不能诱发小桐子幼苗耐冷性的提高。暗示冷激可提高小桐子幼苗的耐冷性,并且冷激后的恢复在耐冷性提高过程中起着关键的作用。(3)研究了短期冷激和恢复以及冷胁迫对小桐子幼苗抗氧化系统活力的影响。结果表明,短期冷激和恢复,显著地提高小桐子幼苗叶片中的抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性和对应基因的表达水平,以及抗氧化剂抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)的含量；缓解SOD、APX、CAT、GR和愈创木酚过氧化物酶(GPX)的活性,AsA和GSH的含量,以及还原型抗氧化剂与总抗氧化剂比率[AsA/AsA+脱氢抗坏血酸(DHA), GSH/GSH+氧化型谷胱甘肽(GSSG)]在低温胁迫过程中的下降。说明由抗氧化酶和抗氧化剂组成的抗氧化系统在冷激诱导的小桐子幼苗耐冷性形成中发挥重要作用。(4)研究了短期冷激和恢复以及冷胁迫对小桐子幼苗渗透调节物质的影响。短期冷激和恢复,显著地增加小桐子幼苗叶片中的渗透调节物质脯氨酸(Pro)、甜菜碱(BT)、总可溶性糖(TSS)和海藻糖(TRE)的含量和对应的渗透调节物质合成酶,如吡咯啉5-羧酸合成酶(P5CS)、鸟氨酸-δ-氨基转移酶(OAT)、甜菜碱醛脱氢酶(BADH)和海藻糖-6-磷酸磷酸酶(TPP)的活性以及相应基因的表达；减少Pro、BT、TSS、TRE在低温胁迫过程中的下降。暗示渗透调节物质在冷激诱导的小桐子幼苗耐冷性形成中扮演着重要的角色。(5)运用液相色谱-电喷雾电离质谱技术(LC-ESI-MS),检测和分析了短期冷激和恢复及长期冷锻炼(12℃,1和2 d)对小桐子幼苗脂质组的影响。结果表明,短期冷激和恢复及长期冷锻炼,诱发9类71种膜脂的适应性变化,主要包括6类[磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酰肌醇(PI)、溶血磷脂酰胆碱(lysoPC)和溶血磷脂酰甘油(lysoPG)]45种磷脂,2类[双半乳糖苷二酰甘油(DGDG)和单半乳糖苷二酰甘油(MGDG)]20种糖脂和1类[硫化异鼠李糖苷二酰甘油(SQDG)]6种硫脂；增加总磷脂、PE、PI、磷脂酰肌醇-4-磷酸(PIP)、lysoPC、lysoPG、DGDG和SQDG的相对含量；提高6种PE(36：2-、36：3-、38：3-、38：4-、38：5-和38：6-)、3种PC(34：1-、36：1-和36：4-)、2种PG(34：2-和34：4-)、3种SQDG(32:0、34:2-和34：3-)、34：1-PI、34:5-DGDG和34:2-MGDG的相对水平,膜脂不饱和度,以及减少脂肪酸的链长度。此外,短期冷激和恢复,上调小桐子脂肪酸脱饱和酶基因2 (JcFAD2)、脂肪酸脱饱和酶基因3 (JcFAD3)、脂肪酸脱饱和酶基因5 (JcFAD5)、脂肪酸脱饱和酶基因7(JcFAD7)、脂肪酸脱饱和酶基因6 (JcFAD6)和硬脂酰-酰基载体蛋白脱饱和酶基因3 (JcSAD3)的表达。这些结果说明,短期冷激和恢复及长期冷锻炼可能通过引发膜脂(特别是磷脂)的增加、不饱和度的提高和链长的减少,来保持和重建生物膜的完整性和流动性,这可能是短期冷激和恢复及长期冷锻炼诱导小桐子幼苗耐冷性形成的共同生理基础之一。