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一氧化氮（Nitric oxide,NO）是植物体内重要的信号分子,广泛地存在于植物生长发育和逆境胁迫响应等进程中,并发挥着重要作用。然而,NO的功能具有双重性,这取决于植物体内的NO浓度,高浓度NO会对植物的光合作用产生毒性,相反,适宜浓度NO能作为生长调节物质在植物受到非生物胁迫时减轻其受到的伤害。在设施生产中,农药和化肥的施用,以及土壤微生物的活动等都是设施内NO产生的潜在途径。我国重要的设施蔬菜番茄（Solanum lycopersicum）是一类喜光喜温性作物,在设施栽培中提高其光合能力、克服冬春季栽培的低温胁迫伤害,是设施生产中需要解决的关键问题。因此,在实际生产中如能合理利用设施内产生的NO来增强植物的光合能力和低温抗性,则具有显著的生态效益和经济效益。本论文以番茄作为研究对象,利用植物生理学、遗传学、分子生物学、转录组学等手段,研究了NO参与调控植物光合作用以及诱导植物低温抗性的过程中所涉及的关键因子和具体的作用机制。所得主要研究结果如下:1.明确了高浓度NO会抑制植物光合色素的合成并削弱植物的光合能力,在这个过程中光信号转录因子HY5（Long Hypocotyl 5）起重要作用。在NO积累的gsnor突变体和外源NO供体SNP（Sodium nitroprusside）或GSNO（Snitrosoglutathione）处理的番茄植株中发现,较高浓度500μM SNP或GSNO诱导产生的NO会抑制叶绿素和类胡萝卜素两种重要的光合色素的积累,也会降低植物的光合生理指标。同时,HY5在植物光合作用过程中也具有关键调控作用,HY5的缺失会导致植株光合色素含量及光合能力的显著下降。值得一提的是,HY5在转录水平和蛋白水平上都被NO信号所抑制。以上结果说明,高浓度NO通过抑制光合色素的积累减弱叶片的光合能力,HY5作为植物光合作用的关键调控因子可能在NO对番茄光合作用的抑制过程中发挥了重要的作用。2.揭示了高浓度NO通过削弱HY5的蛋白稳定性来抑制HY5对下游叶绿素和类胡萝卜素生物合成途径中的关键基因PORC（Protochlorophyllide oxidoreductase C）和PSY2（Phytoene synthase 2）的转录激活作用。在gsnor突变体、外源NO供体处理以及hy5突变体植株中,PORC和PSY2的转录水平均显著下降,表明PORC和PSY2的表达同时受到NO和HY5两者的调控。进一步利用凝胶迁移阻滞实验（EMSA）、双荧光素酶化学发光实验、酵母单杂、Ch IP等实验技术,明确了HY5能够与PORC和PSY2启动子上的G-box结构域结合,直接激活其表达。利用体外无细胞蛋白降解实验也证明NO信号会降低HY5蛋白的稳定性。进一步通过EMSA和双荧光素酶化学发光实验证明NO信号会抑制HY5对PORC和PSY2的转录激活功能,从而减少了叶绿素和类胡萝卜素的积累。3.明确了C2H2型锌指蛋白ZF14作为正调控因子参与了NO诱导的番茄低温抗性。通过施用不同浓度的外源SNP,发现了500μM SNP能够最有效地提高番茄低温抗性。通过低温和外源SNP处理,筛选出同时受到低温和NO诱导表达的C2H2型锌指蛋白ZF12、ZF13和ZF14,并利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术,确定了ZF14在提高番茄低温抗性中的重要作用。进一步构建了ZF14过表达和CRISPR/Cas9的转基因材料,在低温胁迫处理后明确了ZF14能够正调控番茄低温抗性。在此基础上,对ZF14 CRISPR/Cas9植株外源喷施SNP进行低温处理的结果表明,ZF14是NO信号下游重要的调控因子,低温下NO能够诱导ZF14的表达,提高植株的低温抗性。4.明确了ZF14在NO诱导的低温抗性中通过转录调控COR47-like响应低温的具体作用机制。利用实时荧光定量PCR技术发现在低温条件下ZF14能够直接诱导COR47-like的表达。进一步利用双荧光素酶化学发光实验和酵母单杂实验证明了ZF14能够结合COR47-like的启动子,转录激活COR47-like的表达。对低温条件下外源喷施SNP的ZF14 CRISPR/Cas9植株中COR47-like的转录水平进行检测的结果表明,在低温胁迫响应中ZF14在NO信号下游调控COR47-like的表达。利用双荧光素酶发光实验进一步证明了NO能够增强ZF14对COR47-like的转录激活作用。另一方面,利用生物素转换法在gsnor突变体中检测到,NO会提高植株在受到低温胁迫时体内蛋白的S-亚硝基化水平。同时利用体外实验也证明了当GSNO存在时ZF14能够被S-亚硝基化修饰,且在ZF14保守的锌指结构域中发现了Cys79是S-亚硝基化的潜在靶点。综合以上结果,提出了在NO诱导的低温抗性中,ZF14能转录调控COR47-like响应低温胁迫,同时NO能增强ZF14对COR47-like转录,并对ZF14存在S-亚硝基化修饰。基于以上结果,本研究证明了NO通过影响HY5的蛋白稳定性,抑制其对叶绿素和类胡萝卜素关键合成基因的转录活性,从而抑制了番茄光合色素的生物合成,削弱植株光合能力;同时C2H2型锌指蛋白ZF14是NO诱导低温抗性中的重要因子,ZF14通过转录调控CORs基因的表达提高植株低温抗性,同时NO能够进一步增强ZF14对CORs的转录,并对ZF14存在S-亚硝基化修饰,共同参与植物的低温响应。本研究对NO依赖浓度效应在植物光合和低温响应中发挥的双重作用有了进一步的认识,为在实际生产中通过施用植物生长调节剂来控制NO浓度并结合基因改良技术来提高作物产量、品质和低温抗性提供了理论依据。