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低温是限制北方地区植物区域性分布和季节性生长的重要因素。低温冷害,特别是冻害的发生经常造成植物生产相关行业巨大损失。低温胁迫对园林植物的生产和农作物的产量有重要影响,其胁迫机理及植物抗性机制一直是研究热点问题之一。山兰（Oreorchis patens Lindl.）是兰科山兰属多年生阴生草本植物,抗冻性极强,在自然条件下可抗-40℃的低温,与其它多数兰科植物不同的是,山兰夏季萌发新叶,并在冬季保持常绿,是东北地区极好的林下绿化地被植物。本研究通过观察低温条件下山兰叶片结构变化、测定抗逆性物质和光合系统等指标研究山兰叶片结构、生理生化特征与抗冻性的关系,从而揭示山兰抗冻机制,以促进山兰植物在园林绿化上的广泛应用。植物的低温伤害具体表现为叶片细胞结构被破坏,膜的透性增大和离子泄漏,膜质过氧化作用增强,光合作用减弱,严重时会导致植物伤害或死亡。不同温度下山兰叶片游离脯氨酸含量、MDA含量、SOD活性、随温度下降呈先降后升趋势;可溶性蛋白含量、可溶性糖含量呈显著上升趋势;POD活性在温度下降初期变化不明显,但在达到最低温度时有显著升高（P<0.05）;CAT活性在降温过程中显著升高（P<0.05）,并总体高于其他植物,但在最低温时活性有所下降,虽然山兰抗性物质有低于其他植物的情况,但山兰叶片MDA含量始终显著低于其他植物,表明山兰比其他植物的耐低温能力强。低温胁迫下,随温度降低,山兰叶片显微结构显示表皮厚度、机械组织厚度、维管束鞘厚度和导管直径均变小,叶肉厚度和叶肉细胞数基本不变,木质部厚度和韧皮部厚度变大。低温胁迫下山兰叶片细胞超微结构破坏严重,可以观察到明显变形的细胞壁,说明随着低温胁迫的加重,细胞膜的完整性受到严重破坏,电解质渗透增加,发生冻害。模拟降温过程中山兰叶片游离脯氨酸含量总体先降后升,可溶性蛋白持续上升,可溶性糖总体呈上升趋势,渗透调节物含量均有所升高。降温过程中MDA含量先升后降,差异显著（P<0.05）,且一直低于其它植物,表明山兰缓解低温造成的膜脂过氧化能力较强。酶活测定结果表明,山兰SOD、POD和CAT活性先升后降差异显著（P<0.05）,且CAT一直维持在较高活性水平,这可能是由于低温胁迫激活了组织、细胞的抗氧化系统,使组织、细胞的抗低温胁迫能力提高,但随着温度进一步降低,山兰叶片进入休眠状态,酶活降低。随温度下降山兰叶片叶绿素含量、净光合速率在温度下降初期显著降低（P<0.05）,蒸腾速率、气孔导度在温度下降初期显著升高（P<0.05）胞间CO2浓度总体不变。