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本试验以秋菊早花品种‘姹紫嫣红’和晚花品种‘墨宝’为材料,于不同温度:16℃(对照)、4℃、-4℃处理0、3、6、9和12h,通过测定荧光参数、脂肪酸含量以及脂肪酸去饱和酶基因表达量,分析低温胁迫下菊花叶片不饱和脂肪酸含量、光系统活性及脂肪酸去饱和酶基因表达量变化,探讨菊花对低温的生理生化响应机制,为菊花抗寒性研究和育种提供科学依据。具体研究结果如下:(1)4℃低温并未引起两个秋菊品种光系统伤害。-4℃低温处理过程中,φPo降低,φDo增加,导致用于QA-的电子传递能量比例φE。减少,同时ABS/RC有小幅度增加,TRo/RC和ETo/RC下降,低温导致PSⅡ反应中心降解,使剩余的有活性中心效率提高,从而使单位反应中心吸收的光能有所增加,随处理时间延长,DIo/RC显著增加,φPo和φEo下降幅度减小,菊花叶片通过增加热耗散保护光合电子传递链不被过剩的激发能破坏,进而减轻对PSⅡ反应中心的伤害。‘墨宝’中φPo、ψo、φEo变化趋势稳定,低温对‘墨宝’PSⅡ反应中心影响较弱。-4℃低温胁迫过程中,REo/RC、REo/CSo、REo/CSm值呈下降趋势,两个品种菊花PSⅠ和PSⅡ之间的电子传递受阻,引起PSⅠ和PSⅡ之间的协调性降低,随着时间延长,与处理0h相比,四个参数下降幅度减少,低温胁迫造成的伤害逐渐减弱。-4℃低温处理下,两个秋菊品种φRo虽有下降,但随时间延长,下降幅度减小,ψRo、δRo无明显变化,低温对两个秋菊品种的PSⅠ能量利用率未造成显著伤害。MR/MRo始终处于下降状态,最低值明显高于对照,PS1被氧化还原的能力明显下降,处理12h时,‘墨宝’中MR/MRo有小幅度上升,PSⅠ反应中心仍具有还原活性。-4℃低温下PItotal、PIabs、PIcs呈下降趋势,叶片光合机构整体性能下降,随时间延长三个参数下降幅度降低,性能有所恢复。(2)两个秋菊品种叶片脂肪酸去饱和酶基因表达量随温度整体呈现出上调趋势,4℃低温处理过程中,三个基因表达量显著增加,亚油酸(C18:2)和亚麻酸(C18:3)含量与基因表达量呈现出一致的趋势,菊花叶片通过上调脂肪酸去饱和酶基因表达量,促进不饱和脂肪酸含量增加,从而响应低温胁迫。-4℃低温下,随处理时间延长,‘姹紫嫣红’和‘墨宝’中CmFAD2表达水平先下调后上调,而C18:2值随低温胁迫时间延长逐渐增加,胁迫初期CmFAD2基因对低温响应存在一定的滞后性。与对照相比,两个秋菊品种中的CmSAD、CmFAD7基因表达量在-4℃低温处理过程中整体先升后降,而C18:3含量一直增加,菊花通过上调CmSAD和CmFAD7基因表达量,增加不饱和脂肪酸含量,降低相变温度,改变低温下生物膜流动性从而响应低温胁迫。低温胁迫9h后,CmFAD2和CmFAD7基因表达量下降,但C18:2、C18:3含量呈增加趋势,FAD基因家族中有其他成员响应菊花低温胁迫。(3)两个秋菊品种叶片不饱和脂肪酸含量随温度下降和时间延长显著增加,DBI、USFA/SFA、C18:3与φPo、φEo、PIabs、PIcs呈显著负相关。-4℃低温胁迫下能量分配比率参数φPo、ψo、φEo以及叶片光系统整体性能参数PItotal、PIabs、PIcs虽有所下降,但随着处理时间延长,上述参数下降幅度减缓,PSⅡ和PSI能量传递通畅程度和协调性参数REo/RC、REo/CSo表现出与PItotal、PIabs、PICs一致的变化趋势,低温胁迫对菊花叶片光系统造成了一定程度的损伤,不饱和脂肪酸含量的增加减缓了这种影响,对光系统的结构和功能起到了保护作用。(4)低温胁迫下两个品种菊花叶片脂肪酸去饱和酶基因表达量上调,促进不饱和脂肪酸含量增加,保护生物膜尤其是光合膜免受低温伤害,维护光系统结构和功能的稳定。4℃处理没有显著降低叶片光合机构性能,-4℃低温对‘姹紫嫣红’和‘墨宝’光系统造成了不同程度的损伤,不饱和脂肪酸含量的增加有效减缓了这种影响。低温胁迫下,‘墨宝’叶片含有较高的不饱和脂肪酸含量,PSⅠ与PSⅡ光系统活性稳定,表现出较强的低温抗性能力。