水曲柳（Fraxsinus mandshurica Rupr.）,作为我国东北重要的珍贵大径级用材树种,具有重要的地位和广泛用途。本研究通过对帽儿山、大海林、临江、带岭四个试验地点的4～14年生水曲柳x绒毛白蜡杂种F1的生长及抗寒性状的调查,开展5个家系35个杂交组合的生长和抗寒性优势分析,选育出生长和抗寒兼优的优良杂交组合。进一步通过存活率、抗寒指标、生理生化及基因表达的分析,对杂种F1抗寒性优势形成机制进行探究。主要结果如下:1、水曲柳种间杂种（水曲柳×绒毛白蜡）优良种质资源的选择:通过对四个试验地点杂种F1的适应性和生长性状的数据调查和统计分析,进行了适应性、生长性状和抗寒性状的综合选择,结果表明:（1）适应性（存活率）选择:存活率超出总均值15%以上的有108、117、103号等8个杂交组合（变化幅度为29.95%～62.43%,均值为32.04%）,其中最高的108号杂交组合超出总均值、母本对照分别达到62.43%、150.00%,说明108、117、103号等8个杂交组组合具有明显的杂种优势,108号杂交组合的适应性（存活率）杂种优势最强。（2）生长性状选择:生长性状超出总均值15%以上的各有108、83、117、96、95、116、120、111、103、119、112 号 11 个杂交组合（变化幅度为 20.44%～158.04%,均值为57.33%）,其中108号杂交组合生长性状的杂种优势最为明显,超出母本对照的55.13%,超出总平均值的149.8%。说明108、83号等11个杂交组合在生长性状上具有明显的杂种优势,108号是生长最优良的杂交组合。（3）抗寒性状选择:抗寒性状超出总均值15%以上的有108、96、122、120、103、94、79、129、82号9个杂交组合（变化幅度为15.46%～64.77%,均值为33.99%）,108号杂交组合的抗寒性状的杂种优势最为明显,超出母本对照的275.5%,超出总平均值的64.8%。说明108、96、122等9个杂交组合在抗寒性状上的杂种优势最为明显,108号是抗寒最优良的杂交组合。综上所述,选出108、103两个适应性、生长和抗寒兼优的优良杂交组合,其中108号是最优良的杂交组合。2、杂交组合抗寒优势形成机制研究:以大海林试验点为代表,取叶片进行人工模拟的寒冷处理（-5℃,24小时）,测定生理生化指标、相关基因表达,解析优良F1代抗寒杂种优势的形成机制。结果如下:（1）寒冷胁迫下水曲柳及其种间杂种防御系统生理生化分析:寒冷胁迫下,总体杂种F1生理生化指标均强于母本对照,杂种F1的相对电导率和MDA含量（膜系统）低于母本对照;杂种F1的可溶性糖、可溶性蛋白的含量（渗透系统）高于母本对照;杂种F1的POD、SOD酶的活性（ROS清除系统）高于母本对照。推测防御系统生理生化的变化使得优良F1代产生了抗寒杂种优势。（2）水曲柳及其种间杂种抗寒相关基因差异表达分析:冷应激下的节律基因-NAC-DREB/CBF-COR基因通路中,杂种F1的关键基因表达量均大于母本对照,其中108号杂交组合表现最为突出,其抗寒相关基因表达呈上调趋势,FmLHY、FmCBF1、FmCOR413的表达量分别是其母本对照的57.47倍、19.2倍、193.62倍;FmNAC11、FmNAC12基因的表达量是其母本对照的210.1倍、42.22倍。抗寒相关基因的差异表达使得F1代形成了抗寒优势。3、FmNAC11的克隆和参与低温胁迫应答中的作用分析构建FmNAC11过表达载体转化本氏烟草,鉴定得到4个转基因阳性株系,过表达FmNAC11烟草植株健壮、枝叶粗大,在低温胁迫下表现出明显的耐寒性。转基因烟草体内MDA含量、相对电导率分别低于非转基因对照的2.2%、38.4%,可溶性蛋白和可溶性糖含量分别高于对照烟草的34.1%、65.5%,抗氧化物酶（SOD、POD）活性分别高于对照烟草的275.7%、3.6%;生长素合成酶基因IAA和AUX1的表达量分别是非转基因对照表达量的164.8倍、19.8倍,寒冷胁迫下,抗寒相关的ICE、DREB和CBF1基因的表达量也为普通烟草的54.61倍、31.82倍、10.94倍,ROS清除相关的CAT和SOD酶基因的表达量分别是为对照的23.65倍、6.04倍。FmNAC11基因过表达烟草在低温胁迫下可正调控防御相关基因的表达,增加植株的抗寒性。