在自然环境中,因气候等原因,植物不可避免的受到低温胁迫的影响。ICE是植物体内的一类bHLH转录因子,在植物低温胁迫中发挥重要作用。但我们对ICE在植物界的分子进化情况及其应答低温胁迫的相关机制仍不是很了解。本研究首先以实验室前期克隆的OsICEl基因为模板,搜索来自不同物种,包括苔藓、蕨类、裸子、被子植物的ICE蛋白和同源蛋白序列,用ClustalX程序对其氨基酸序列进行了比对,并用邻近法构建系统进化树来进一步了解ICE家族在植物界的分子进化情况,结果表明,ICE蛋白家族基本上按苔藓、蕨类、裸子、双子叶和单子叶植物而分别聚类,而且尽管不同来源的ICE序列有一定差异,但HLH结构域在各植物物种中具有很好的保守性,这说明ICE基因在进化上的保守性。同时发现被子植物的ICE形成了不同的分支,表明单子叶植物和双子叶植物原始的ICE基因可能不同。其次利用实验室前期研究获得的稳定遗传的转OsICE1基因水稻种子的基础上,将其与未经过转基因的野生型日本晴水稻种子培养至幼苗期,然后进行6℃低温胁迫处理,常温对照为28℃。从表型、生物量、存活率、光化学效率和电渗率等指标分析OsICEI转基因水稻植株的抗冷性特征,此外利用iTRAQ蛋白质组学技术对低温胁迫前后叶片组织的蛋白质表达进行差异分析,来探究OsICEI在水稻低温胁迫中的作用机制。从水稻幼苗的高度、叶的颜色和根长等表型方面来看,过量表达OsICEl的转基因植株C1-T12,C2-T25,C3-T7,C4-T5的长势优于对照植株(WT),而OsICEI基因的反义表达载体转化的转基因植株C5-T21长势则不如对照植株;地上组织和根部组织的鲜重和干重方面,转基因株系(CI-C4)明显地高于对照植株;存活率上,转基因株系(C1-C4)的存活率也高出对照植株大约两倍,而反义表达的转基因植株的存活率略低于对照植株;叶绿体PSII的光化学效率(Fv/Fm)和叶片的净光合速率上,亦是转基因株系(C1-C4)明显地比对照植株强;叶片相对电渗率则是转基因株系(C1-C4)低于对照植株。以这些表型、生理指标来看,说明OsICEl基因增强了水稻对冷胁迫的耐受性。以OsICEI转基因水稻株系C1和C5以及对照植株为材料,对其叶片组织低温胁迫处理12h前后的蛋白质表达水平进行差异分析。结果获得49个蛋白丰度差异2倍以上的差异表达蛋白质,这些差异表达的蛋白主要涉及光合过程、防御应答、信号转导、代谢、蛋白质合成与降解、离子转运、氧化还原平衡等生命活动过程。而且在功能分类中这些差异表达蛋白所占比例最多的是光合作用方面的蛋白,推断OsICEI基因在提高水稻幼苗抗寒性的表达调控方面与植物光合作用之间存在某种联系。