红树林是指自然分布在热带和亚热带海岸潮间带地区的一类特殊的植物群落,具有防风固浪和保护海堤等重要生态学功能,因此在中国部分省份,红树林被北移引种到温带地区海岸潮间带以保护那里的海岸线。研究表明典型的红树植物K.obovata可能是最耐寒的红树植物,因此K.obovata是中国红树植物人工北移实践中的主要选育物种,但K.obovata的抗寒机制和低温适应性机制仍然不清楚。K.candel和K.obovata是红树科秋茄属仅有的两个物种,研究表明两种秋茄在形态学上有较大程度的相似性,但在分布区域和耐寒性上可能有较大差异,K.candel表现为典型的不耐寒性,但K.obovata却是最耐寒的红树植物。这种差异的内在原因仍未知晓。综合以上前提,本文中涉及的研究课题分为两个方面,分别是K.obovata的低温驯化机制研究和秋茄属基因组多态性分析。第一部分以K.obovata的当年生幼苗为研究材料,设计了模拟自然情形的中期低温驯化实验,探究自然情况下K.obovata的低温驯化机制,为红树林北移实践提供种苗抚育参考。低温驯化是指自然存在的一种能够提高植物越冬存活率的生态学现象,K.obovata在从终年温暖的热带和亚热带地区人工北移到四季分明的温带气候区,必然也要经历低温驯化的过程。自然低温驯化通常在气温小幅度波动产生寒潮现象的秋季发生,完整的低温驯化过程大致可分为三个部分:植物首次接受低温讯号产生应激反应,植物多次低温驯化后重建生理动态平衡以及植物产生低温记忆完成驯化。第一部分研究共设置了 6组经历不同周期和不同次数的低温驯化实验,通过对6项生理指标数据的检测分析K.obovata当年生幼苗在不同驯化过程中的生理状态。第二部分对K.candel进行基因组Survey测序,测序结果同实验室初步组装的K.obovata的基因组相比较,获得了两种秋茄的基因组多态性差异信息,并进行了多态性基因的功能注释和通路富集分析。两个部分的研究结果发现:1.K.obovata当年生幼苗在首次感知低温讯号时,各实验组产生相似的应激反应,我们猜测K.obovata的幼苗可以顺利接收到低温讯号并产生大致相同的应激反应。2.各组植株在经历多次模拟驯化后,各生理指标的含量或水平在驯化前后呈现出不一致的分布,但在后续的低温驯化过程中,各生理指标未表现出特定的变化方向。我们猜测可能是因为低温对于来自于亚热带的K.obovata的幼苗来说是一种全新的刺激,所以在应对低温环境时处于一种探索和寻找的状态,并试图重建新的生理动态平衡,但这种探索的方向并不一致,说明当前的驯化条件尚不足以使植株产生对低温的特定记忆。但各组植株在经历多次驯化后,大致重建了生理动态平衡,说明K.obovata在实验过程中有能力抵御低温环境,具备在非严寒地区越冬的能力,并且正在形成低温驯化。3.从叶绿素变化趋势中可以发现,K.obovata 的幼苗在低温驯化过程中倾向于运用提高光合色素含量、提升光合作用效率等积极策略以抵御低温伤害。而其他木本植物在越冬过程中通常采用减少光合色素含量和降低光合利用效率如落叶或休眠等相对保守的策略度过低温环境。将本实验的研究结果同野外调查实验结果比较发现,Kobovata的幼苗在野外环境中也会在冬季来临前提高光合色素含量,提升光合作用效率。K.obovata的幼苗驯化趋势不同于常见木本耐低温植物,而是更类似与一年生草本植物的驯化模式,我们猜测K.obovata独特的积极应对低温的驯化模式或许是解释K.obovata具有独特抗寒特性的重要原因。4.从生理指标的变化可以看出,K.obovata的幼苗的生理指标在每一次驯化的低温阶段和恢复阶段有明显的变化,我们推测,在K.obovata的抗寒驯化过程中,有效的恢复时间是驯化必不可少的一部分,因此,在K.obovata北移的过程给予移植的幼苗一定的低温驯化,并保证有效的恢复时间有助于产生低温记忆提高存活率。5.K.candel和K.obovata的基因组多态性比较共检测出710,241个遗传差异位点,体现出多态性在两种秋茄的基因中是广泛存在的,其中高影响的多态性基因有1,868个,所占比例为0.1%。6.比较两种秋茄多态性基因的注释结果并进行GO功能富集和KEGG通路富集后发现,两种秋茄在细胞组分、分子功能和生物学过程中均有广泛差异,两者在通路上的差异主要体现在代谢过程和基因表达上,推测两种秋茄在生理过程中可能有明显的差异。7.两种秋茄多态性基因的GO功能富集和KEGG通路富集结果体现了两者在生物膜体系、基因表达和转录调控以及代谢途径等过程中的差异,但没有明显地富集到与抗逆性或抗寒性相关的基因。说明仅从基因多态性角度出发,难以揭示两种秋茄不同分布情形的内在原因,造成两种秋茄分布差异的内在机制仍需进一步探索。本文从自然低温驯化的角度探究K.obovata的抗寒机制,结果表明K.obovata的抗寒驯化过程与其他植物相似,但在抗寒过程中采取了积极的抗寒策略。实验的研究结果比短期持续低温刺激的实验结果更贴近实际情况,通过探究自然情况下K.obovata的低温驯化机制,旨在为红树林北移实践提供种苗抚育参考。而从基因组多态性差异的角度初探两种秋茄在基因上的差异,虽未能解答两种秋茄抗寒差异性的内在原因,但实验结果获得了两者的基因多态性差异结果和注释分析结果,为后续继续研究两者在基因组上的差异提供参考,而SNP的检出也为后续开发分子标记提供了重要参考。