杂交构树属桑科构属多年生落叶乔木，是中国科学院植物研究所新近培育的多用途经济树种。树皮纤维品质上乘，是造纸和纺织的优良原料;树叶富含粗蛋白和类黄酮，可加工各种饲料;植株含有多种生物活性物质，具有重要的药用价值，可谓全身都是宝。同时，杂交构树生命力顽强，适应性广，在环境治理和生态修复方面极具应用前景。低温是植物生长中经常遇到的一种不利因素，每年给农业生产带来巨大损失。研究植物低温应答分子机制及其抗寒性状形成的调控网络是近年来的热点，在理论和实践中具有重要价值。本论文以杂交构树低温敏感期试管苗为材料，采用细胞学、生理学、蛋白质组学和转录组学等手段，从不同层面研究低温应答分子机制，取得如下的结果:　　1.形态与细胞学观察杂交构树试管苗在4℃低温条件下48 h后出现叶缘卷曲，恢复26℃培养后，全株尚能转为正常生长，对低温有较强耐受性。取其叶片进行超薄切片-电镜观察发现，低温胁迫6h后，细胞质膜发生内陷，12h膜附近聚集小泡，48 h部分质膜发生破裂，各种细胞器游离在细胞中;叶绿体类囊体垛叠结构松散，至48 h仍有部分基粒垛叠，外膜完整，但变形膨胀，呈现出不健康的光合结构;叶绿体在3h开始淀粉粒的积累，并随冷害的延续而不断变多增大，以减少光合产物的输出应对低温伤害。　　2.生理学指标测定4℃低温处理6h后，杂交构树叶片相对电导率开始明显增加，第二天和第三天变化显著，分别是对照的2.32倍和5.02倍，表现出对膜功能和结构的较大影响。叶绿素荧光参数Fv/Fm在24 h之前下降不明显，其后迅速下降，到72 h约为对照的一半，说明此时光合结构已经受到较大影响。可溶性糖含量在低温胁迫后呈持续上升趋势，36h达到峰值，是对照的2.45倍，至72 h可溶性糖含量一直保持高值来抵御低温胁迫。SOD酶活性在12h以内处于上升趋势，比对照提高36.95％，其后开始回落，到48 h，其酶活是正常值的58.45％，之后到72 h变化不大，说明低温胁迫导致活性氧的产生，早期SOD酶活性的提高有利于活性氧的清除。　　3.通过双向电泳技术分离杂交构树叶片蛋白质，结果显示经过低温处理的叶片，与对照相比，有38个蛋白点表达丰度发生了显著的改变。用MALDI-TOF/TOF MS对差异点进行质谱鉴定，肽段匹配，有34个蛋白点被成功鉴定:防御相关蛋白，包括过氧化物酶，谷胱甘肽还原酶上调表达，还有参与蛋白降解及加工的蛋白酶体，分子伴侣HSP70也上调表达;然而，抗氧化相关的抗坏血酸酶、硫氧还蛋白、甲硫氨酸亚砜还原酶，分子伴侣HSP90却下调表达。参与光合作用的蛋白RuBisCO活化酶、RuBisCO结合蛋白、叶绿素a/b结合蛋白上调表达，维持光系统的稳定，而光系统的组成成分放氧复合体蛋白，PsbP蛋白对低温敏感，下调表达。此外，产能相关蛋白、叶绿体转运蛋白、脂质结合蛋白也上调表达。　　4.对0h，2h，6h，12h，24 h低温处理的杂交构树叶片进行RNA-Seq测序，得到5份构树样品转录组大小分别为19.8、27.8、26.2、30.6、32.1 Mb，平均长度859 bp。随着处理时间延长，选择性剪接的数目增多。通过同源比对，获得37，725条Unigene的注释信息。差异表达分析结果显示，杂交构树中共有7，807个基因响应低温，其中有转录因子340个。从2h到24 h的处理过程中，差异基因数量先逐渐增多，在6h达到最高值，为3，484个，其中2，096个上调，1，388个下调，6h之后差异基因逐渐减少，表现出杂交构树响应低温并逐渐适应低温的过程。　　5.对杂交构树转录组中差异基因进行GO注释、COG注释以及KEGG代谢通路分析，发现差异基因集中于碳水化合物代谢、光合作用、苯丙烷类代谢、类黄酮代谢等过程。具体米说，参与糖酵解和三羧酸循环的酶类基因在6 h低温下表达量增多，说明植物体通过增强呼吸作用来为生命活动供给能量。光合作用相关的基因，即光合电子传递链的主要载体，在6h下调表达，使电子传递效率降低，之后又恢复到正常水平。低温显著影响了植物体的次生代谢，其中苯丙烷类代谢，主要是木质素合成相关基因在6 h显著上调，说明木质素合成活跃。类黄酮合成途径也被低温所诱导。另外，还有类固醇、维生素E、萜类合成相关基因上调表达，而类胡萝卜素、油菜素内酯的合成却受到抑制，说明次生代谢物调控的复杂性。此外，还有许多基因参与转录、翻译、蛋白质加工、氨基酸代谢、脂类代谢、信号转导等过程。