狗牙根（Cynodon dactylon（L.）Pers）是多年生暖季型禾本科植物,在热带、亚热带地区广泛分布。在我国,狗牙根草坪主要应用于黄河流域以南,随着纬度的升高会出现绿期短,容易受到低温胁迫而导致死亡,在高纬度地区则无法安全越冬。温度是限制狗牙根生长和物种分布的重要因素。本研究自南向北沿纬度梯度（22.59°N到36.31°N）收集了 16个地区共310份的狗牙根野生材料。从每个纬度挑选三份同为四倍体的狗牙根材料,通过人工模拟温度（5℃、20℃和35℃）的方法,研究狗牙根在不同温度下生理指标的变化,并通过隶属函数法对不同纬度狗牙根材料的抗寒性进行了综合评价。同时通过半致死温度法鉴定狗牙根抗寒性,两种方法结合鉴定了抗寒性相对较强和较弱的野生狗牙根种质。根据抗寒性评价,含水量和营养物质含量变化,结合根系解剖切片和显微镜观察,分析了狗牙根根系在冬季低温时的变化和低温胁迫应对策略。利用转录组测序技术,揭示狗牙根与生理变化相关的温度变化响应机制。并通过筛选单核苷酸多态性（SNPs）分子标记分析纬度梯度上狗牙根材料间的遗传结构。通过施加外源乙烯处理剂,探索乙烯在狗牙根应对低温时的响应机制。主要研究结果如下:1.不同纬度地区狗牙根低温下的生理生化反应和抗寒性综合评价通过低温处理,16个地区狗牙根的电导率、丙二醛含量、ABA含量,POD酶活性、SOD酶活性均随着温度的降低而升高。CAT、APX酶活性在所有材料里的变化不尽相同。光合作用速率相关指标Pn、Gs和Tr均随着温度的降低而降低。通过隶属函数法对生理指标综合分析后得到16个地区狗牙根的抗寒性排序。另外,也采用电导法结合logistic方程对不同纬度上16个地区的野生狗牙根进行抗寒性评价。两种方法结合鉴定到仙桃和驻马店的狗牙根为抗寒性强的材料。2.不同纬度狗牙根根系的抗寒性评价和低温条件下的适应机理研究狗牙根对冷敏感,在冬季主要以根系的休眠越冬。低温敏感的根系会在冬季凋落或死亡,造成次年返青迟缓和地上生物量少。为此,比较了两个时期（正常生长期和冬季休眠期）根系的含水量、C、N含量和C/N比的变化。通过对正常生长下根系的抗寒性鉴定,结合根系石蜡切片的显微结构挖掘根系结构对抗寒性的影响。结果表明,冬季狗牙根自由水含量降低,束缚水含量升高,自由水束缚水比值降低。狗牙根通过降低自由水含量减少细胞间隙冰晶的形成,减少渗透压改变造成的损伤。狗牙根的全C含量在冻害下有明显的增加表示根系在冬季进行了物质的积累。通过根系抗寒性和根系结构的相关分析,根系的抗寒性受木质部和韧皮部影响较大。3.不同温度下狗牙根沿纬度梯度的遗传多样性格局从16个纬度梯度的137份狗牙根转录组文库中,探索分子标记的差异,分析不同温度下狗牙根沿纬度梯度的遗传多样性和结构。从中纬度和低纬度地区的群体中获得了更多高质量的单核苷酸多态性（SNPs）。利用主成分分析（PCA）和遗传结构分析表明,在不同温度下,高纬度地区的狗牙根种群与中低纬度地区的种群存在差异。根据3个不同温度水平的系统发育树分析,发现低纬度群体在5℃时的遗传变异更丰富,表明低温对低抗寒性的狗牙根遗传变异影响较大。根据系统发育分析结果,发现高纬度地区的样品比大多数低纬度地区的样品进化得早。4.狗牙根低温下的转录组分析和抗寒生理相关分子机制的挖掘本研究构建了温度处理下16个纬度共137份狗牙根叶片的转录组文库,通过比较转录组学分析,在T5/T20和T35/T20两个比较组合中共鉴定到15224和9230个差异基因。通过对差异基因的功能富集,发现了与光系统、蛋白质激酶、转运蛋白、转录因子（TFs）、MAPK信号通路、植物激素信号转导和昼夜节律通路上的差异基因富集。采用加权基因共表达网络分析（WGCNA）挖掘差异基因与生理指标的相关性,结果表明共表达网络中的差异基因表达谱与狗牙根的生长、光系统、氧化还原系统和转录调控有关。此外,编码HSP70/90和HsfA3/A8的基因不仅受温度胁迫的调控,还直接或间接地与低温胁迫下过氧化物清除和叶绿素合成过程相互作用。5.乙烯在狗牙根低温响应中的作用机制研究试验设对照组和低温处理组,包括乙烯供体ACC、乙烯抑制剂AVG和生长调节剂乙烯利三个处理组。结果发现,EL和MDA的含量在低温处理组均呈现降低,在抗寒材料中AVG处理组最低,在低温敏感材料中乙烯利处理组最低;抗氧化酶POD和SOD酶活性在低温处理组均呈现升高,CAT酶活性均呈现降低。ACC处理显著提高了狗牙根内源ABA含量。主成分分析结果显示,三种处理剂略微降低抗寒狗牙根的抗寒性,而ACC处理能显著提高不抗寒狗牙根的抗寒性。RT-PCR结果显示五个乙烯相关基因的表达量变化与生理变化相同,CdERS,CdEIN3和CdEREBP表达量的变化表示他们在狗牙根低温响应中可能参与正向调控。综上所述,本试验通过分析在纬度梯度上16个地区狗牙根在低温下的生理变化,通过综合分析筛选了抗寒和低温敏感的狗牙根材料。并通过和纬度的关联分析,发现了高纬度狗牙根抗寒性与中低纬度狗牙根间存在较大差异。通过转录组测序结果挖掘到狗牙根低温响应基因和相关通路。高纬度狗牙根与中低纬度间存在遗传分化,表明狗牙根的抗寒性不同是长期适应进化的结果,纬度分布对狗牙根的低温耐受能力具有深远的影响。此外,本试验还发现乙烯参与不同低温耐受型狗牙根在低温响应时的途径有所差异。这些结果为进一步研究狗牙根对低温胁迫的反应和抗寒性狗牙根育种提供了重要的线索和资源。