低温是限制植物正常生长的主要环境因素之一,植物为了抵御低温灾害,进化出自己特有的抵抗机制。遭受低温时,植物通过感受细胞膜的变化,钙离子的流动或者其他感受器官的反应,迅速启动下游基因的表达,来增强自身的抗冷性。抗逆相关基因的功能研究对了解植物在逆境胁迫下的抗逆机制、提高植物的抗逆性非常重要。本实验室前期在土壤中分离了一株粉红粘帚霉,在研究该真菌引发番茄防御反应中,发现了它与病原菌共同作用诱导了番茄叶绿体中一个关键基因ATP合酶CF1α亚基（atpA）基因的上调,且atpA基因在番茄响应低温胁迫中也扮演着重要角色。atpA是光合相关的叶绿体基因,参与能量代谢,在进化上相对保守,研究模式植物拟南芥atpA基因在低温胁迫下的角色和机制,有助于为其他农作物抗逆提供理论依据。本研究采用分子生物学、生物化学、遗传学等方法,系统研究atpA在低温胁迫下的角色,并对其机制进行深入的探索。本研究结果如下:（1）本研究克隆得到的拟南芥atpA基因是一个叶绿体基因。其编ATP合酶CF1α亚基蛋白,通过q RT-PCR实验探究atpA基因的表达模式,结果发现atpA基因在拟南芥中除过根以外的各个组织都有所表达,其中在荚果中表达量最高。（2）通过荧光定量PCR实验探atpA基因的表达是否与冷胁迫相关,实验结果表明atpA基因的含量会随着低温处理时间的变化而变化,说明atpA基因受冷胁迫诱导。并通过拟南芥原生质体瞬时转染技术探究拟南芥atpA基因的亚细胞定位。得出结论atpA基因编码蛋白定位于叶绿体上。（3）4℃处理下的atpA突变体和野生型拟南芥表型一致,DAB染色结果发现,atpA突变体和野生型拟南芥同样没有差别。但冻害实验结果表明,冻害后拟南芥atpA突变体比野生型拟南芥有着更高的存活率,说明atpA基因负调控拟南芥抗冷。（4）用植物荧光成像仪观察测定拟南芥atpA突变体在冷胁迫后光合系统的受损情况,结果说明atpA突变体中光合系统受损情况弱于野生型。通过生理生化实验发现,经过冷胁迫以后,叶绿体复合体（F₁F₀-ATP合酶）的酶活有所下降,但是野生型拟南芥的下降幅度要大于atpA突变体,冷处理后,ATP含量会上升,但atpA突变体上升的幅度要大于野生型拟南芥。（5）通过荧光定量PCR实验发现,atpA基因会影响CBFs基因的表达。并且清除活性氧相关基因（CAT,FER1,RBoh D,APX1）在atpA突变体中高度表达。（6）用非损伤微测技术（NMT）测定,结果表明冷胁迫之后atpA突变体Ca²⁺外流上升幅度略高于野生型的上升幅度,而H⁺外流信号上升的幅度要远大于野生型的H⁺外流信号上升的幅度。（7）为探究atpA潜在的互作蛋白以及互作位置,经过生物信息学分析,酵母双杂交实验,pull down和双分子荧光互补试验,结果显示atpA可以直接与OST1相互作用。并且作用位置在叶绿体上。（8）用同位素标记法进行试验。结果显示,OST1不能磷酸化atpA。该研究将为进一步阐明植物应答低温胁迫的机理奠定理论基础,同时也为指导作物改良和分子育种提供理论依据和基因材料。