棉花在热带表现为多年生,但在南亚热带则表现为部分种质资源可以安全越冬,而大多数栽培品种不能安全越冬。　　 棉花多年生栽培具有重要意义。其一,可以长期保存种质资源及保纯育种亲本;其二,可以实现雄性不育系的多年生保持,省略保持系;其三,可以加速育种进程、延长制种周期并提高单产;其四,可以固定杂种优势;其五,有利于减少生产资料和劳动力投入以及保护生态环境。　　 本研究利用南亚热带特有的多年生棉花种质资源,开展了有关耐冷性鉴定、耐冷砧木筛选、耐冷性的细胞质效应、杂种优势和遗传模型等研究,并采用最新的8通道同重标签相对与绝对定量(iTRAQ)标记,通过二维液相色谱分离,结合串联质谱,分析了棉花低温胁迫和嫁接诱导的差异蛋白质。得出如下结果:　　 1、南亚热带多年生棉花的越冬耐冷性鉴定:以63份海岛棉、陆地棉及其杂交后代为研究材料,进行越冬耐冷性鉴定,采用耐冷生理生化隶属函数和大田越冬指数进行综合排序,并运用系统聚类的方法将其聚为3大类,即耐冷型、中间耐冷型和冷敏型。此外,还运用不同温度下的相对电导率值配合Logistic方程求算出各个材料的半致死温度。　　 2、不同砧木对陆地棉核不育系嫁接苗越冬耐冷性的效应:植物细胞核雄性不育系具有易于恢复但保持困难的特点。根据广西南宁冬季无霜冻的气候特点,用7个不同砧木(F118,F697,F098,F112,F113,P098,P113)嫁接陆地棉细胞核不育系A4,以A4自根苗为对照,研究嫁接对陆地棉细胞核雄性不育系耐冷性和越冬性的效应。主要结果如下:(1)和对照相比,嫁接株茎皮的电导率、丙二醛分别低8.80％、14.51％,可溶性蛋白质、脯氨酸、可溶性糖含量分别高25.00％、1.55％、3.46％;(2)嫁接株露地越冬存活率和新芽着生高度分别高于对照10.44％、15.75％;(3)所有嫁接株的越冬平均隶属函数值均大于对照,顺序为F113＞F118＞F098＞F697＞F112＞P098＞P113＞A4(CK);(4)相关分析表明,可以用耐冷生理参数预测越冬性,电导率可以作为其首选指标。研究结果表明,可以通过嫁接的方法提高陆地棉细胞核雄性不育系的耐冷性和越冬性。　　 3、棉花越冬耐冷性及相关性状的细胞质效应和杂种优势研究:一二年生棉花耐冷性的细胞质效应均不显著,但存在一定的核质互作效应,且在不同的正反交F1组合中具有多样化特征。二年生F1具备超亲优势,一年生F1只具有中亲优势而不具备超亲优势,同时二年生材料的耐冷性强于一年生,说明F1二年生栽培更有优势,但这一优势与冬季气候条件特别是温度密切相关。越冬耐冷性与田间农艺性状的相关分析表明,露地越冬指数与电导率、MDA、出苗至开花天数显著相关。此外,出苗至开花天数这一生育期指标与电导率、茎粗极显著相关与茎粗呈极显著相关。　　 4、耐冷性的主基因+多基因遗传模型研究:正反交组合的耐冷性遗传都符合2对主基因+多基因遗传模型,而且2个组合都是在F2选择效率最高。　　 5、低温胁迫和嫁接诱导的棉花蛋白质组差异研究:共鉴定显著差异的蛋白质68个,这些蛋白质影响相关的生理生化代谢。在低温胁迫下,棉花幼苗对低温胁迫信号的感应增强,碳水化合物代谢、脂类代谢、核苷酸代谢、氨基酸代谢有加剧的倾向,与蛋白质折叠和降解相关的代谢比较活跃,抗氧化酶系统抵御氧化伤害,但氧化磷酸化、光合作用、碳固定等利用光照进行能量合成减弱,物质运输减缓,说明低温胁迫下的棉花生理是多蛋白参与的复杂生物学过程,而嫁接提高了接穗抵抗低温胁迫的能力,但效果在幼苗中不甚明显。本结果为深入研究棉花耐冷和嫁接耐冷分子机制奠定了基础。