草坪草在园林绿化、城市建设以及生态保护中具有重要作用。低温胁迫是影响草坪草品质和绿期的主要因素,狗牙根(Cynodon dactylon)是一种典型的暖季型草坪草,对低温敏感,而高羊茅(Festuca arundinacea)作为一种冷季型草坪草,对低温的耐受性较强。研究狗牙根和高羊茅不同的抗寒机理,对筛选培育具有优良抗寒性状的草坪草具有重要的意义。本研究对高羊茅品种间的抗寒性进行了筛选,探讨了狗牙根和高羊茅响应低温的生理应答机理,同时通过RNA-seq数据分析了低温处理后狗牙根和高羊茅转录组的变化,克隆了狗牙根和高羊茅抗寒相关基因DREB1A,并进行了功能分析。本研究主要结果如下:1.对6种冷季型高羊茅品种的抗寒性进行了鉴定。冻害处理实验结果表明高羊茅品种之间抗寒性差异明显。‘精华’(‘Essential’)品种对低温的耐受性较强,‘护坡明星’(‘SlopProtect’)品种对低温的耐受性较差。冻害处理后,‘精华’的电导率明显低于‘护坡明星’,而可溶性糖含量和脯氨酸含量则高于‘护坡明星’,ROS活性升高,‘精华’品种冻害处理后的CAT和SOD活性更高,而‘护坡明星’的POD活性高于‘精华’。低温处理诱导FaDREB1s基因表达量上调,抗冻和不抗冻的高羊茅品种通过调节不同FaDREB1基因亚家族来响应低温处理。2.比较分析了低温条件下暖季型草坪草和冷季型草坪草的生理应答机理。发现冻害处理严重抑制了狗牙根的生长而对高羊茅影响较小。对狗牙根和高羊茅冻害下的生理指标研究表明,高羊茅在冻害处理可溶性糖、脯氨酸、MDA渗透调节物质含量高于狗牙根,抗氧化酶POD酶和CAT酶活性也高于狗牙根,但SOD酶活性则低于狗牙根。3.通过RNA-seq的方法对低温处理6h和72h的狗牙根和高羊茅的基因变化进行了分析。结果表明低温处理6h后,狗牙根和高羊茅中分别有2424和2626个unigenes显著发生变化;而处理72h后,分别有7431和4450个unigenes表达量显著改变。处理6h后,高羊茅和狗牙根中有486个unigenes共同改变,处理72h后,高羊茅和狗牙根中有1595个unigenes表达水平上显著变化。GO富集分析结果表明,低温处理6h后狗牙根中糖、纤维素、碳水化合物代谢途径、乙烯介导的信号通路,胚胎发育等途径富集,而高羊茅GO则主要集中于冷应激、高温、盐等途径、以及氨基酸、脂质代谢以及磷酸化代谢途径。低温处理72h后,狗牙根GO主要富集在细胞代谢、DNA代谢、碳水化合物、糖类代谢、色素代谢、激素水平代谢等,高羊茅GO主要集中于细胞核及蛋白质途径上以及有机酸和维生素的生物合成、光形态发生等途径。4.对狗牙根和高羊茅中DREB1基因进行克隆和功能解析。根据转录组数据克隆了狗牙根和高羊茅低温胁迫关键基因DREB1,系统发育树分析表明属于DREB1A基因。转基因结果表明,FaDREB1A和CdDREB1A在转基因拟南芥中都大量表达。低温处理后,转基因株系表现出显著增强的抗寒性,叶片萎蔫和枯黄较少,且具有较低的电导率和较高的脯氨酸和可溶性糖含量。此外,对FaDREB1A和CdDREB1A基因的启动子区域进行了克隆和motif分析,高羊茅DREB1A的启动子区域有四种与非生物胁迫相关的元件,包括ABRE、茉莉酸甲酯应答元件(CGTCA、TGACG)、LTR元件,而狗牙根启动子中仅含有茉莉酸甲酯应答元件(CGTCA、TGACG)以及LTR元件,且FaDREB1A的启动子含有3个ABRE和2个LTR元件,而CdDREB1A的启动子分别含有0个ABRE和1个LTR元件。