低温是限制植物正常生长的主要因素之一，也是我国的重要自然灾害。低温对植物的伤害以及植物的应答机理研究一直是生命科学研究的热点，然而，仍有许多科学问题有待阐明。近年的研究发现植物信号分子水杨酸在植物对低温胁迫应答中起重要调节作用，但对其作用机理了解不多。此外，多数研究都是采用外源施加水杨酸或是测定内源水杨酸含量，而利用内源水杨酸改变的突变体进行相关的研究则鲜见报道。乙烯作为一种传统的植物激素在植物对低温胁迫应答中的作用已有不少研究，然而，利用内源乙烯改变的突变体进行类似研究的报道同样不多。而将水杨酸改变与乙烯改变的遗传背景组合到同一植株进行相关研究的报道更少。本实验所采用的材料包括拟南芥野生型（Columbia）以及水杨酸、乙烯突变体，在人工控制条件下进行低温处理，通过对比研究，揭示内源水杨酸、乙烯以及二者组合在植物对低温胁迫应答过程中几种生理指标的调节作用。将6周左右的拟南芥供试植株随机分成对照和低温处理组。低温处理的温度为5℃，处理15天后测定植株的生理指标，包括叶片超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）和过氧化物酶（peroxidase, POD）活性、脂质过氧化产物丙二醛等。此外，利用聚丙烯酰胺凝胶电泳对供试植株的SOD、POD和CAT同工酶表达水平及表达模式进行研究。结果显示，低温胁迫抑制所有供试植株的生长，叶片出现不同程度的脱绿和失水现象。在受到低温处理后，所有拟南芥植株（包括野生型和各种突变体）的SOD活性呈现上升趋势，增加幅度最大的为snc1突变体。反之，所有供试植株在低温后POD活性均下降了，而snc1下降最少。低温胁迫诱导了供试植株的SOD同工酶表达，这与溶液测得的结果一致，然而，不同的突变体同工酶图谱组成有明显差异。POD同工酶受低温胁迫抑制，同样与溶液测得的结果一致，不同突变体酶谱组成差异明显。CAT同工酶在低温胁迫下表达水平较复杂，如野生型被明显诱导，而其它突变体差异不显著。基于三种抗氧化酶活性在低温胁迫下的差异表达，表明它们在植物对低温胁迫应答中起重要调节作用，也可能反映了植物受低温胁迫伤害程度的不同，因为抗氧化酶活性受逆境伤害的诱导。此外，也反映了内源水杨酸或乙烯在植物对低温胁迫应答中的调节作用不同。低温胁迫造成了所有供试植株脂质过氧化，其标志性产物丙二醛含量显示，除了水杨酸缺失的转基因植株nahG低于野生型外，野生型相比其他各突变体要低一些，尤其是乙烯不敏感突变体ein2-1和水杨酸不敏感突变体npr1-1组合（及ein2-1/npr1-1双突变体）的丙二醛含量明显高于其它突变体，显示水杨酸和乙烯在植物对低温胁迫应答中具有协同作用。离子渗透率研究表明，低温胁迫极其显著地增大了供试植株的离子渗透率，其中水杨酸高积累突变体snc1最高，而其它供试植株差异不显著。低温胁迫增加了供试植株的脯氨酸含量，其中snc1增加幅度最小，而npr1-1增加幅度最大。总之，在低温胁迫下，内源水杨酸和乙烯突变体抗氧化酶活性、脂质过氧化、叶绿素含量以及渗透调节物质脯氨酸水平均表现出不同的变化，显示水杨酸和乙烯在植物对低温胁迫应答中起重要的调节作用，且二者具有协同作用。然而，这些生理指标的变化与植株对低温胁迫的耐受性没有严格的对应关系。