生活在不同气候条件下的野生拟南芥居群，由于所经历的环境温度及其变化范围不同，对冷胁迫的耐受能力可能发生分歧，表现出植物对不同环境的适应。本文选取五个来自中国不同地域的野生拟南芥居群作为研究对象(Xqh来自阿勒泰山区，新疆;其他四个居群沿长江流域分布:Aqs来自安徽，Ctl重庆，Jjj江西，Scg陕西)，从它们对冷胁迫的耐受能力、低温处理条件下的表达谱和相应的生理生化水平进行研究，目的是探索在响应冷胁迫的过程中，野生拟南芥居群在中国各地区的变异情况以及这些变异可能的分子机制。　　研究结果表明，无论是植物的冰冻存活率还是低温条件下的主根伸长量，中国境内的野生拟南芥居群之间都存在着自然差异，Scg和Xqh的冷胁迫耐受力较高，而Ctl的耐受力最低。这些差异与各个野生居群生境的春季平均气温之间存在显著的负相关。4℃生长条件下的表达谱分析显示，野生拟南芥居群表现出显著的冷响应，并且在居群间存在显著差异，例如来自长江流域的四个居群中，陕西城固的Scg与另外三个居群发生了分歧。研究发现受冷特异诱导的关键转录因子CBF3在长江流域的四个居群中因基因启动子区的变异而丧失了该基因冷响应的功能，而在CBF3下游应答COR基因中，存在着相当数目的基因，表达情况在Scg和另外三个长江流域居群之间亦发生了分歧。无论是表达谱水平的分歧还是CBF-COR通路水平上分歧，其模式均与这四个居群中Scg冷胁迫耐受力相对较高和生境温度相对较低的特点相吻合。基于表达谱数据进行的代谢通路分析显示，棉子糖家族寡聚糖(RFOs)的生物合成、胁迫条件下产生的过剩ROS的清除以及其他的可溶性代谢物的新陈代谢，可能涉及在长江流域四个拟南芥居群冷胁迫响应的分歧过程中;低温处理条件下可溶性代谢物含量和ROS含量的检测进一步验证了这个结果。将Col的CBF3基因启动子和编码区全长转入长江流域冷胁迫耐受力最低和最高的居群Ctl和Scg中，对转基因植物的冷响应分析结果显示，冷胁迫条件下冷响应基因在居群Ctl中对冷信号的不响应至少部分是由于CBF3的冷响应功能的缺失引起的，外源CBF3能够互补Ctl缺失的CBF3的功能，从基因表达、代谢通路响应（RFOs、ROS和其他可溶性代谢物）和冷胁迫耐受力各个水平上提高居群Ctl的冷胁迫响应能力;而居群Scg，由于可能已经产生了CBF3的替代途径，外源的CBF3对Scg的冷响应途径的影响并不像Ctl那样显著，尤其是在冰冻耐受性方面。　　综合以上结果，本论文认为，中国的野生拟南芥居群，尤其是来自长江流域的居群响应冷胁迫的过程发生了显著的遗传分化，这些分化，在表达水平上，可能涉及到冷响应功能缺失的转录因子CBF3替代途径的进化;在代谢水平上，则涉及到RFOs的生物合成、胁迫条件下过剩ROS的清除以及其他可溶性代谢物的新陈代谢等途径。结合中国野生拟南芥居群的起源和演化历史，在90，000年这段进化历史中并不长的时间里，长江流域的四个野生居群由于生境气候条件的不同，在CBF3基因功能缺失之后，冷胁迫响应过程发生了进一步的分化，尤其在居群Scg中，发生了显著的适应性进化。