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近年来,极端天气频发使得枣产业发展受到限制,尤以低温寒害较为严重。人们围绕枣树抗寒性开展了大量研究,然而这些研究多数集中在枣品种的生理、生化代谢上,对于基因表达差异及分子机制知之甚少。本研究利用‘冬枣’和‘金丝小枣’冷冻胁迫的转录组数据分析差异表达基因,在全基因组水平上发掘枣冷冻胁迫响应的成员,并以拟南芥和酸枣为试材研究ZjDREB1和ZjSOD1的功能。主要研究结果如下:(1)通过‘冬枣’和‘金丝小枣’不同冷冻胁迫的转录组对比分析,得到多个显著差异表达基因,854个基因共同作用于不同程度的冷冻胁迫中;进一步对差异基因进行GO和KEGG富集分析,发现其在细胞代谢过程、刺激反应、转录活性等重要功能的代谢通路显著富集。其中,9个差异基因参与到钙离子信号途径,32个基因在糖代谢途径中差异变化,这可能是品种间具有不同抗冻性的原因。(2)基于生物信息学研究,在‘冬枣’全基因组中鉴定到56个ZjWRKY家族成员,118个ZjAP2/ERF家族成员,55个ZjNAC家族成员,26个Zjb ZIP家族成员和7个ZjSOD家族成员。利用转录组数据和q RT-PCR技术对基因时空表达及冷胁迫应答分析研究,发现ZjAP2/ERF家族和ZjSOD家族中的成员,即ZjDREB1和ZjSOD1,可能与枣冷冻胁迫应答有着密切关系。(3)基因ZjDREB1全长序列768 bp,编码255个氨基酸,且在‘冬枣’成熟叶片中具有较高的表达水平。为研究ZjDREB1的抗寒功能,通过农杆菌介导获得了ZjDREB1的拟南芥和酸枣转基因植株,低温胁迫处理过表达ZjDREB1的拟南芥植株,结果发现拟南芥转基因植株的生长没有受到明显影响,电导率显著低于野生型。低温处理转基因酸枣过表达株系,电导率和丙二醛含量显著降低;利用RNAi技术获得酸枣ZjDREB1被干涉的转基因株系的电导率和丙二醛含量与野生型差异不显著。(4)基因ZjSOD1全长序列660 bp,编码219个氨基酸,且在‘冬枣’果实和花中基因表达量较高,花后150天时表达量最高。为研究ZjSOD1的抗寒功能,通过农杆菌介导获得了ZjSOD1的拟南芥和酸枣转基因植株。低温胁迫处理过表达ZjSOD1的拟南芥,结果发现拟南芥转基因植株的生长势好于野生型,存活率更高,转基因株系的相对电导率在低温胁迫初期低于野生型。但是,酸枣转基因株系低温处理后电导率和丙二醛含量与野生型相比,未出现显著降低的情况。(5)对冷冻处理前后的酸枣野生型和过表达ZjDREB1和ZjSOD1株系进行RNA-seq,结果发现冷冻胁迫后富集到激素信号传导途径、淀粉蔗糖合成和苯丙烷生物合成等途径的差异基因数量较多,说明基因ZjDREB1和ZjSOD1在增强植物抗冻过程中可能与这些途径相关,但具体的作用方式还需进一步验证。综上所述,本研究利用转录组数据、生物信息学分析和分子生物学手段,对枣冷冻胁迫过程中的应答基因进行研究,揭示了ZjDREB1和ZjSOD1在提高枣抗冻过程中的作用,为今后系统揭示枣冷冻胁迫的网络调控奠定理论基础。