低温胁迫影响植物在全球范围内的地理分布和潜在产量。作为非生物胁迫的条件之一,低温冷害严重危害了植物生长发育,引起植物缺水以及细胞中的膜质相变。新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus)常年生长在较为恶劣的环境,有极强的抗寒性,可抵御-30℃以下低温,是研究植物抗寒机制的理想材料。对新疆沙冬青所含抗寒基因进行系统研究,可为新疆沙冬青抗寒分子机制的明确以及抗寒基因资源的利用奠定基础理论。转录因子ICE在常温下钝化,在低温下与CBF基因的启动子结合,激活CBF基因的表达,从而调控CBF下游抗寒基因COR的表达,赋予植物的更高的抗寒性。本研究以新疆沙冬青为研究材料,对其抗寒转录激活因子ICE基因及其下游转录因子基因CBF的表达模式进行了分析,同时对ICE基因的耐低温功能进行了鉴定,具体研究结果如下:1.根据本课题组前期所获得的AnICE1基因序列以及本研究所克隆的AnCBF1和AnCBF2基因序列进行了序列比对和分子进化分析。结果表明AnICE1与其它同源性较高的植物ICE蛋白序列结构一致,均含有S-rich区(丝氨酸富集区),ACT-like domain,SUMO位点以及高度保守的bHLH-ZIP结构域。进化分析结果表明AnICE1氨基酸序列与大豆ICE蛋白亲缘关系较近。在植物CBF蛋白系统发育树中发现AnCBF1与AnCBF2基因与大豆CBF蛋白及蒙古沙冬青CBF蛋白亲缘关系较近,它们共同含有一个AP2/ERF结构域。2.经过低温胁迫和外源喷施ABA、MeJA、GA、SA及BR处理,利用qRT-PCR对AnICE1、AnCBF1与AnCBF2三个基因进行表达规律分析表明,三个基因均在低温和外源实施ABA,MeJA,GA及BR处理下表达量均有提高,且在低温、ABA及GA处理下AnICE1对AnCBF2的转录激活作用更为显著。而在外源喷施SA处理的三个基因的表达量无明显变化。3.本研究构建了pCAMBIA1302-AnICE1-GFP重组质粒,并利用瞬时表达的方法,将重组质粒载体转入烟草中,对AnICE1蛋白进行了亚细胞定位的研究。利用共聚焦显微镜观察转入pCAMBIA1302-AnICE1-GFP重组质粒的烟草叶片,结果表明AnICE1蛋白定位在细胞膜上。4.利用稳定遗传转化技术,将构建好的pCAMBIA1302-AnICE1-GFP重组质粒过表达到拟南芥植株中,并对过表达植株进行表型鉴定及生理生化指标的测定,结果显示过表达AnICE1植株较野生型相比,具有更强的耐寒性。为进一步验证AnICE1可以提高新疆沙冬青自身的御寒能力,利用瞬时遗传转化技术,将pCAMBIA1302-AnICE1-GFP重组质粒瞬时转化到新疆沙冬青幼苗中,进行瞬时转化AnICE1植株的生理生化植保测定,结果表明低温胁迫下瞬时转化AnICE1植株与拟南芥中稳定转化的过表达ICE1植株的生理生化结果相对应。这些结果表明AnICE1作为抗寒转录激活因子基因对于新疆沙冬青的抗寒性具有重要的作用,为进一步利用转基因方式改良其他植物抗寒性奠定了理论基础。