温度是影响林木生长发育的重要因素，低温可抑制林木生长，是林木面临的最主要非生物胁迫之一。红松（Pinus koraiensis）与西伯利亚红松（Pinus sibirica）均具有较强的耐寒性，但自然分布区域与引种结果均表明西伯利亚红松的耐寒性更强，二者之间耐寒差异机理探讨对生产应用意义重大。本研究以5年生红松与西伯利亚红松幼苗为材料，对其进行不同低温和不同低温胁迫时间的处理，研究其生理及分子响应过程，结果如下:
　　(1)低温胁迫下红松与西伯利亚红松生理指标研究结果表明，除膜透性PM、活性氧ROS、脯氨酸Pro和可溶性蛋白SP外，各生理指标在红松与西伯利亚红松间的差异显著(P＜0.05);红松与西伯利亚红松各生理指标在不同的温度条件下差异极显著(P＜0.01)，大部分生理指标在不同的胁迫时间下差异极显著(P＜0.01)。从0℃到-40℃，红松幼苗的PM、相对电导率REL、ROS和丙二醛MDA高于西伯利亚红松，而超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT、可溶性糖SS、Pro和SP含量低于西伯利亚红松，表明西伯利亚红松相对红松具有更强的耐寒性。随着温度的降低和胁迫时间的延长，红松与西伯利亚红松各生理指标具有棚似的变化趋势:SS和Pro含量在0℃开始升高，-20℃达到最大，然后随着温度的降低不再发生变化;其它指标在20℃-20℃之间上升，-20℃-40℃之间保持不变，-40℃-80℃之间急剧下降，预测红松与西伯利亚红松幼苗所能承受的极限温度在-40℃～-60℃之间。除CAT外，所有的生理指标随着胁迫时间的延长，先上升后下降。
　　(2)低温胁迫下红松与西伯利业红松的光合和气孔特性比较研结果表明，不同温度处理条件下红松与西伯利亚红松净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、气孔开度和气孔面积等差异均达极显著水平(P＜0.01)，且随着温度的降低与胁迫时间的延长，这些指标均呈现下降趋势。在-20℃处理6h时，西伯利亚红松各光合测定指标较红松高，表明西伯利亚红松对瞬时低温胁迫抵御能力较红松强。
　　(3)采用高通量测序方法，探究低温胁迫下红松相关基因表达。不同处理条件下红松的测序结果得到71987条unigene，其中38905条unigene与已知的基因具有同源性。0℃和-20℃的低温胁迫下，分别有10924和9842条差异基因(DEGs)，低温胁迫6h、24h和48h时，分别有9842、9250和9697条DEGs。34条DEGs（22上调，12下调）参与低温信号的识别与转导，其叶31条DEGs与钙信号途径相关，只有3条DEGs与脱落酸（ABA）合成与结合相关;8个转录因子被识别参与转录调控，分别为AP2（乙烯响应因子）、WRKY、EIN3(乙烯不敏感3）、MYB、ZFP(锌指蛋门）、VOZ（维管植物一锌指蛋白）、bHLH（基本的螺旋-环-螺旋）和NAC转求因子，共包含96条DEGs;27条DEGs参与抗氧化过程，包括APX（抗坏血酸过氧化物酶）、SOD（超过氧化物歧化酶）、CAT（过氧化氢酶）、GPX（谷胱甘肽过氧化物酶）、蓝铜蛋白、谷氧还蛋白和热激蛋白。
　　(4)低温胁迫下两伯利亚红松测序结果获得97376条组装好的unigene，其中56994条unigene与已知基因具有同源性。O℃和-20℃低温胁迫下，分别有1562和871条DEGs，6h、24h和48h低温胁迫时间下，分别有871、1397和872条DEGs。27条DEGs（17条上调，10条下调）参与低温信号的识别与传导，其中16条DEGs与ABA信号通路相关，11条DEGs与钙离子信号通路相关:36条DEGs编码5个转录因子（AP2、MYB、NAC、ZFP和bHLH）调控低温相关基因的表达:20条DEGs参与抗氧化过程，包括POD、CAT、GPX、APX、谷氧还蛋白。
　　(5)低温胁迫下红松与西伯利亚红松基因瞬时表达差异分析结果表明，相同的低温处理下西伯利亚红松转录组的DEGs数目远小于红松，进一步说明西伯利亚红松的耐寒性高于红松，在相同的低温处理下只需较少的基因发生变化来抵御低温。红松与西伯利亚红松具有相似的分子调控机制。
　　本研究从生理与分子调控两方面来揭示红松与西们利亚红松抵御低温所进行的一系列调控过程，为红松与西伯利亚红松的引种、分布以及针叶树种的遗传改良提供基础。