核桃是喜温树种，寒害时有发生。本研究通过对核桃种质休眠期枝条和展叶期叶片的抗寒性评价，明确了种质之间的抗寒性差异，确定了简单实用的抗寒性筛选指标；利用展叶期抗寒性差异明显的三个品种，从低温胁迫下膜保护酶活性、渗透调节物质含量以及Ca²⁺信使系统的适应性变化等方面研究了核桃的抗寒机理；利用Ca²⁺信使系统的促进剂和抑制剂处理叶片，研究了Ca²⁺信使系统在春季核桃抗寒性中的功能。旨在为筛选抗寒性强的核桃种质，明确核桃的抗寒机理提供科学依据。结果如下：1．不同核桃种质休眠期的抗寒性差异显著，尤其是种间差异大，抗寒性强弱依次为黑核桃>核桃楸≈河北核桃>普通核桃。电导法、枝条或芽褐变法以及氯化三苯基四氮唑（TTC）染色法均可作为休眠期枝条抗寒性的鉴定指标；在接近大部分核桃种质LT₅₀温度下测定的相对电导率可以较准确的反映休眠期枝条的抗寒性。皮层与木栓层在茎结构中所占比率可作为核桃休眠期枝条抗寒性鉴定的形态结构指标。2．电导法研究表明展叶期不同核桃种质间抗寒性差异较大，但种间抗寒性差异较小。在接近大部分核桃种质LT₅₀的温度下测定相对电导率可以较准确的反映不同种质叶片的抗寒性。栅栏组织厚度和叶片总厚度可作为鉴定核桃叶片抗寒性的形态结构指标。核桃休眠期枝条和展叶期叶片的抗寒性不尽相同。3．低温胁迫前后核桃叶片中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性变化趋势一致，抗寒性强的哈特雷叶片中两种酶的活性始终保持最高，超氧阴离子含量最低；而抗寒性差的晋龙二号叶片中SOD和POD活性下降速度最快，胁迫72h时，其超氧阴离子含量最高。SOD对低温反应敏感，是核桃叶片抗氧化酶系统中的核心酶；而POD活性的增加需要更低的温度诱导。低温胁迫过程中抗寒性强的品种比抗寒性差的品种具有更高的淀粉酶活性和可溶性糖含量。4．核桃叶肉细胞中明显可见叶绿体融合现象，抗寒性差的品种细胞中叶绿体融合现象出现早而且较普遍，抗寒性强的品种出现晚且少。随着低温胁迫，线粒体数量增加。线粒体和细胞核的冷稳定性明显强于叶绿体和质膜。低温胁迫下，抗寒性强的品种叶片的超微结构明显比抗寒性差的品种稳定。5．展叶期核桃幼叶细胞中Ca²⁺主要分布于液泡和细胞间隙中，低温胁迫可以使叶肉细胞中Ca²⁺浓度迅速升高。叶绿体也起着细胞内临时钙库的作用；抗寒性强的品种中叶绿体吸收Ca²⁺的情况出现早，它的活性在低温胁迫下较稳定。线粒体在低温胁迫过程中也起到了钙库的作用，而且它吸收Ca²⁺速度快。核桃叶肉细胞中的钙调素（CaM）主要定位于细胞核和叶绿体中；线粒体中也有一定量的CaM存在。低温胁迫初期叶肉细胞中CaM含量增加，后期抗寒性差的品种下降迅速。6．低温胁迫后期，不同处理核桃叶片中脯氨酸含量存在明显差异，以乙二醇双乙胺醚-N，N’-四乙酸（EGTA）处理的脯氨酸含量最高，水处理的次之，CaCl₂处理的最低。CaCl₂和水处理的展叶期叶片中可溶性蛋白质含量较低，而抑制剂处理的蛋白质含量较高。低温胁迫下，Ca²⁺-CAM信使系统促进剂和抑制剂处理的核桃叶片中可溶性糖的含量均高于水处理的。7．核桃叶片的冷害症状与细胞中持续高浓度的游离Ca²⁺密切相关。适宜浓度的CaCl₂溶液处理能够提高叶片的抗寒性，而各种Ca²⁺-CaM信使系统的抑制剂处理降低了叶片的抗寒性。8．核桃叶肉细胞中Ca²⁺-ATPase定位于质膜、细胞壁和细胞间隙中，以质膜上活性最强。CaCl₂和LaCl₃溶液预处理增强了质膜上的Ca²⁺-ATPase活性；而三氟拉嗪（TFP）和EGTA处理对酶活性影响较小。低温胁迫下以CaCl₂溶液处理的叶片中始终保持较高的Ca²⁺-ATPase活性。9．TFP溶液处理的叶片中CaM含量较少，增加速度慢。CaCl₂和LaCl₃处理不同程度地增加了展叶期叶肉细胞中的CaM含量。胁迫过程中各处理的CaM含量均为前期增加、后期又略减少的趋势。