紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是多年生豆科牧草，枝繁叶茂，产量高，适口性好，富含蛋白质、维生素和多种矿物质。在我国，紫花苜蓿被广泛种植，特别是在北方地区，低温是限制其生长、生存和生产力的主要因素，冬季异常的气温变化和随后的冷春事件也造成了大规模的经济损失。然而，紫花苜蓿对低温胁迫响应的分子机制在很大程度上尚不清楚。因此，了解紫花苜蓿低温胁迫过程的基因调控机制对提高紫花苜蓿的耐寒性具有重要意义。本试验以6个不同紫花苜蓿品种为实验材料，进行低温胁迫下不同品种紫花苜蓿主要抗寒生理指标的测定、低温胁迫下转录组测序及加权基因共表达网络的构建。主要研究结果如下：
　　1.不同品种紫花苜蓿主要抗寒生理指标对低温的响应
　　在低温胁迫下，研究不同品种紫花苜蓿叶片中相关生理指标的变化规律，比较同一温度下不同品种间的差异性和同一品种在不同温度下的差异性。结果显示：在4℃(实验组)处理下，6个供试品种过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)含量均高于对照组(22℃)，叶绿素(CHL)含量低于对照组，电导率(EC)值高于对照组，这与之前报道的结果一致。POD、CAT和CHL含量在品种间差异显著性不明显，只有EC表达差异极显著(P＜0.01)，表明用其他三个指标衡量紫花苜蓿抗寒性的偏差比较大，可以通过EC的变化规律来评估紫花苜蓿抗寒性。
　　2.紫花苜蓿低温胁迫转录组分析
　　对6个紫花苜蓿品种幼苗进行4℃低温胁迫，将处理3h的幼苗进行转录组测序，总共收集到80,005个UniGene序列，其中61,444个UniGene在模式植物中发现了相似基因。GO功能注释结果主要集中在分子功能、细胞组分、生物过程3个大类中的13个亚类，主要包括胁迫响应、脂质代谢等过程。KOG注释结果主要集中在信号转导、翻译后修饰、分子伴侣、核糖体结构与生物发生等功能类别。进一步分析发现，MYB、AP2/ERF、WRKY等转录因子家族基因在紫花苜蓿低温胁迫过程中发挥了关键作用。最后，识别了抗寒性(FT)与四个生理生化指标之间差异表达基因的相关性，通过比对发现响应FT与EC之间的基因具有强相关性，从遗传调控的角度来说，EC可以更好的评估紫花苜蓿的抗寒性。
　　3.紫花苜蓿低温胁迫加权基因共表达网络分析
　　利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)从18个紫花苜蓿低温胁迫样品的低温表达数据中鉴定出41个基因共表达模块，研究它们与紫花苜蓿抗寒性与生理生化性状之间的关系，筛选出紫花苜蓿抗寒过程中的关键模块coral2，将模块coral2中的基因提取出来构建基因调控网络，同时，对模块coral2内的共表达基因进行功能富集分析。研究发现，紫花苜蓿可能通过核糖体的生物合成过程来参与低温胁迫响应。