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低温冷害是蔬菜生产中一种常见的自然灾害，其中短期或长期的低温弱光胁迫对我国现代农业设施栽培的威胁已成为一个热点问题，严重影响着作物的生育和产量。黄瓜（Cucumis sativusL.）是冬春季设施栽培的主要蔬菜之一，栽培期间经常遭受不同光强的低温胁迫。随着日光温室面积的扩大和先进栽培技术的推广普及，嫁接技术在黄瓜栽培中已得到普遍应用。近年来，蔬菜嫁接被认为是预防和克服设施蔬菜低温及弱光障碍、重茬连作、土传病害和设施土壤盐泽化及防治根结线虫等最有效的途径之一。因此，研究嫁接缓解黄瓜中、低光强下低温胁迫伤害机制对于改进栽培措施和耐低温品种选育具有重要意义。 本研究以黑籽南瓜(Cucurbita ficifolia)作为砧木，以津研4号黄瓜(CucumissativusL.CV.Jinyan4)作为接穗，通过测定黄瓜自根嫁接苗(CS/CS)、黑籽南瓜做砧木的嫁接苗(CS/CF)在低温中光（LC:10℃，400μmol m-2 s-1 PFD）和低温弱光(LL:10C，100μmol m-2 s-1 PFD)胁迫下的植株生长、光合与荧光特性、活性氧(ROS)与活性氧清除酶活性、活性氮（RNS）及活性氮清除酶活性、蛋白质组功能变化等，探讨嫁接提高黄瓜植株不同光强下耐低温的生理和分子生物学机制。主要研究结果如下: 1.研究了黄瓜经黑籽南瓜嫁接后对中、低光强下低温胁迫植株的生长，光合能力，光系统Ⅰ(PSⅠ)及光系统Ⅱ(PSⅡ)的影响:中、低光强低温胁迫6天后，自根嫁接苗(CS/CS)叶片萎焉，生长受到明显抑制，单株叶面积及地上部干鲜重均显著降低，以黑籽南瓜做砧木的嫁接苗(CS/CF)可明显缓解不同光强低温胁迫对其生长的抑制，提高植株生物量的积累。与常温中光(CK)相比，中、低光强下低温胁迫CS/CS叶绿素含量、净光合速率及气孔导度显著下降，以低温弱光处理下降更为明显。经黑籽南瓜嫁接后有助于提高黄瓜植株低温下的净光合速率，缓解叶绿素的降解，但对于气孔开度没有显著影响，表明黄瓜经黑籽南瓜嫁接后可能主要通过非气孔因素缓解低温伤害。 两种光强下低温均显著抑制CS/CS的PSⅠ、PSⅡ的有效量子产量，其中LL处理对PSⅠ有更强的抑制作用;与CK相比，中、低光强下低温胁迫导致PSⅡ的光化学猝灭(qP)均显著降低，即开放的反应中心的活性降低，加之由过剩光能引起的光损伤Y(NO)显著升高，表明PSⅡ潜在活性和原初功能的转换效率减弱;中、低光强下低温胁迫PSⅠ受体侧限制Y(NA)显著增加而导致PSⅠ的光抑制。黑籽南瓜嫁接除了能提高热耗散效率Y(NPQ)外，还能显著提高两种光强低温胁迫下PSⅠ的供体侧限制Y(ND)，与此同时环式电子传递的量子效应Y(CEF)显著升高，环式电子传递的速度（t1/2P700red）加快，结果表明其诱导环式电子流、缓解电子传递链PSⅠ受体侧的限制对光抑制具有更强的抵抗力。 2.研究了黄瓜经黑籽南瓜嫁接后对中、低光强下低温胁迫植株活性氧(ROS)及活性氮（RNS）的影响:中、低光强低温胁迫后，植株叶片膜脂过氧化程度显著加剧，表现为MDA以及ROS水平（包括O2-和H2O2含量）均显著上升，其中LL处理下ROS的累积相对较少;而CS/CF可明显缓解LC及LL胁迫下植株叶片的膜脂过氧化损伤，降低ROS水平，减少MDA积累。不同光强低温胁迫后，CS/CS的SOD活性无显著变化，CAT和G-POD活性显著下降;CS/CF显著增加了SOD活性，对CAT、G-POD和NADPH的活性影响较小，但LL处理下G-POD活性显著升高。活性ASA-GSH循环中，低温胁迫诱导MDAR、GR和APX活性不同程度上升，两种光下低温胁迫均对CS/CS植株谷胱甘肽总量(GSH+GSSG)和还原型GSH含量没有影响，但显著提高氧化态的GSSG含量，尤其是LL处理。CS/CF对LC处理下GSH和GSSG含量的影响不大，但是LL处理下GSH的含量显著升高并降低了GSSG的含量，进而提高GSH/GSSG比例。嫁接植株在中、低光强下低温胁迫后启动自身的抗氧化系统以抵御低温及弱光造成的氧化伤害，但随着胁迫时间的延长，这种抵抗逐渐减弱，而黑籽南瓜嫁接能显著降低低温及弱光胁迫造成的膜脂过氧化伤害，提高抗氧化酶活性，活化ASA-GSH循环，促进了黑籽南瓜嫁接整体抗氧化能力的提高。 不同光强低温胁迫后均显著提高NO含量，以及NO的代谢中间体SNOs的含量，并提高SNOs的清除酶GSNOR的活力。SNOs在GSNOR酶活下生成GSSG，这导致了LC处理下CS/CS的GSSG显著升高。GSNOR属于醇脱氢酶家族成员，保守性高，它能通过还原GSNO，从而调节细胞内NO、蛋白质类亚硝基硫醇(Protein-SNO)和小分子SNOs的水平，保护机体免受亚硝化胁迫的影响。黑籽南瓜嫁接在LC处理下显著提高了GSNOR的活力，但在LL处理下，黑籽南瓜嫁接对GSNOR活力无显著影响。这表明CS/CF能及时清除内源的NO并抑制SNOs的大量累积。 3.研究了黄瓜经黑籽南瓜嫁接后对中、低光强下低温胁迫ROS和RNS信号交叉中的作用机理:中、低光强下低温胁迫后ROS通常伴随着RNS的累积。两种光强下低温胁迫CS/CS均显著提高ROS水平（包括O2和H2O2含量）和RNS水平（NO和SNOs含量）。CS/CS能显著提高NADPH的活性，表明其抗性途径主要是GSH以GR为底物通过Halliwell-Asada途径清除H2O2，或者作为抗氧化剂直接清除活性氧。CS/CF能显著提高各种抗氧化酶活性，但对NADPH的活性影响相对CS/CS较小;同时在LC处理下，GSNOR酶活很高，表明其提高植物的抗性不仅依靠抗氧化酶清除活性氧，同时还能依靠提高GSNOR酶活以免除亚硝基化胁迫的影响。GSH和GSNOR介导的S-亚硝酰化是黑籽南瓜嫁接耐低温及弱光胁迫反应中调控ROS和NO信号交叉应答关键机制。 4.研究了黄瓜经黑籽南瓜嫁接后对低温弱光胁迫下植株叶片蛋白质组的表达影响及根部低温胁迫下木质部蛋白质组的表达影响:中、低光强下低温胁迫后，嫁接植物叶片的可溶性蛋白含量升高，以CS/CF尤为显著。利用双向电泳(2-DE)和质谱分析(LC-ESI-MS/MS)的技术，比较对照和低温弱光(LL)胁迫后植株叶片2-DE图谱，共发现48个差异表达蛋白点，选择差异显著(p＜0.05，| ratio|＞1.5)的33个点成功得以MS鉴定，经功能分类后显示，7个蛋白点与光合作用有关，4个蛋白点涉及能量与物质代谢，8个蛋白点与胁迫防御相关，3个蛋白点涉及细胞壁的代谢及恢复，7个蛋白点与蛋白或氨基酸合成相关，2个蛋白点与激素合成相关，另有2个蛋白点因EST功能尚不明确而被归为功能未知蛋白。主要差异蛋白有Rubisco大/小亚基、Rubisco活化酶(RCA)、转酮醇酶、磷酸核酮糖激酶（PRK）、热激蛋白(HSP70)、真核生物起始因子5A(1)等。低温弱光胁迫对光合作用、能量和物质代谢及防御相关蛋白的影响最为明显，而黑籽南瓜嫁接在蛋白水平上表现出积极的保护作用，尤其显示提高了低温弱光条件下降解蛋白(Chloroplastic ribulose-1，5-bisphosphate carboxylase/oxygenase largesubunit，partial(chloroplast)的表达。根部低温胁迫后，对木质部汁液蛋白的差异分析，发现木质部汁液蛋白以能量代谢及防御相关的蛋白为主。