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甜瓜的初生起源中心为非洲和印度等热带地区,属于冷敏感作物,极不耐寒。据调查,在东北、华北和长江中下游地区进行早春设施栽培时,育苗和定植集中在每年12月中下旬到次年4月下旬,该阶段处于中国冬春季节,气温较低,雨雪天气密集,且倒春寒频发,因此甜瓜在促早栽培的苗期极易遭受低温危害。本课题在广泛收集甜瓜种质资源的基础上,采用人工模拟低温,建立了甜瓜芽期耐低温的评价体系和苗期鉴定方法。进一步通过CBF（C repeat binding factor）、脱落酸（ABA）和多胺（PA）途径深入解析甜瓜苗期耐冷的分子机制,为快速筛选甜瓜耐低温种质、甜瓜抗冷性育种以及解决甜瓜促早栽培低温冷害问题提供科学依据。主要研究结果如下:1.以15℃作为胁迫温度,28℃为常温对照,对50份甜瓜种质进行芽期低温耐受性鉴定。结果表明,受低温影响甜瓜种子活力下降,种子萌发时间大幅延迟,胚根伸长缓慢,生长速率减缓。通过主成分分析对各指标进行加权,综合各指标的隶属函数值确定各种质的耐冷指数,借助聚类分析及多元线性回归分析,建立了一个适于甜瓜芽期耐低温的评价模型:Y=1.224 RGI+0.291 RRL+0.254 RGP-0.022（R~2=0.996,P＜0.001）。RGI-相对发芽指数、RRL-相对胚根长度和RGP相对发芽势;当预测值Y≤0,此时可直接判定所测材料为冷敏感型;当Y＞0时,仅有两份材料的预测精度为80.8%和87.0%;其他46份材料的平均预测精度达97.4%。证明所选指标对幼苗耐冷性有显著影响,该数学模型可用于甜瓜芽期耐冷性评价。2.以10份典型的甜瓜种质进行苗期耐冷性鉴定。低温胁迫（15℃/6℃,D/N）导致甜瓜叶片角增大,植株萎蔫,但10份种质的表现存在显著差异。因此,基于叶片角度和叶片状态变化建立了一种甜瓜冷害指数（CII）的预测方法。首先以10份种质的数据对该方法的可靠性进行了验证,结果表明CII与存活率、PSII最大光化学量子产率（Fv/Fm）和SPAD值的变化呈显著相关。此外,通过筛选出的4个代表性基因型幼苗的生长、光合作用、细胞膜渗透性和代谢产物积累,进一步验证了该方法的可靠性。3.从甜瓜基因组中共鉴定出6个CBF途径中的基因（2个Cm ICEs,4个Cm CBFs）,9个ABA途径中的基因（4个Cm NCEDs,5个Cm ABFs）和0个PA途径中的1基因（1个Cm ADC,1个Cm ODC,4个CMSAMDCs,2个Cm SPDSs,2个Cm SPMSs）。低温显著诱导Cm ICEs、Cm CBFs、Cm NCED3、Cm NCED3-2、Cm ABFs、Cm ADC、Cm SAMDCs、Cm SPDS2、Cm SPMS1的表达,相应的产物积累与基因表达基本一致,Cm NCED3、Cm NCED3-2和Cm ADC在耐冷基因型的转录水平显著高于冷敏感基因型,引起腐胺和ABA在耐冷基因型中积累水平显著高于冷敏感基因型。综上所述,在低温条件下,耐冷型甜瓜幼苗能够触发CBF、ABA和PA途径关键基因表达及其产物积累以响应低温。4.ICE（inducer of CBF expression）位于CBF的上游,且Cm ADC启动子中存在ICE的结合位点。通过病毒诱导基因沉默（VIGS）试验将Cm ICE1沉默,结果表明Cm ICE1沉默后甜瓜幼苗耐冷性显著下降,同时Cm ADC的表达量及腐胺含量急剧降低,证明Cm ICE1沉默导致甜瓜幼苗耐冷性降低与腐胺受阻有关。通过VIGS技术将Cm NCED3沉默,同时进行了喷施外源ABA抑制剂（去甲二氢愈创木酸）试验,结果表明基因沉默和抑制剂喷施均导致甜瓜幼苗耐冷性显著下降,腐胺积累减少,证明低温下ABA的积累可部分影响腐胺的积累水平,提高甜瓜幼苗的耐冷性。5.通过腐胺抑制剂和VIGS试验证明了Cm ADC介导的腐胺合成在甜瓜耐冷中起重要作用。对Cm ADC启动子进行了序列分析及克隆,其上含有3个ABRE和3个DRE基序,所克隆的4段启动子均具有启动子活性。亚细胞定位结果表明5个Cm ABFs和4个Cm CBFs均定位于细胞核中。转录激活试验证明Cm ABF1/3/4/5和Cm CBF1/2/4具有转录激活活性。酵母单杂交试验表明Cm ABF1/3/4/5和Cm CBF1/2/4可与Cm ADC启动子结合。GUS活性和荧光素酶报告分析进一步证实Cm ABF1/3/4/5和Cm CBF1/2/4可以在烟草和甜瓜子叶中激活Cm ADC表达。VIGS试验表明单基因沉默Cm ABF1/3/4/5和Cm CBF1/2/4的任一基因均导致甜瓜幼苗的耐冷性降低,同时Cm ADC表达和腐胺积累显著减少。以上结果表明Cm ABF1/3/4/5和Cm CBF1/2/4通过激活Cm ADC的表达促进腐胺的合成,从而提高了甜瓜幼苗的耐冷性。