我国幅员辽阔,低温伤害是限制植物自然分布和栽培区带的主要因素,也是全国性的自然灾害之一。每年因植物受低温伤害而造成的巨大经济损失,已引起我国政府部门和科技工作者的高度重视。因此,研究低温胁迫对植物的伤害作用及其机理,探索植物抗冷冻机制及其预防措施,不仅对于引种栽培具有理论上的指导意义,而且对于发展培育较多品种的抗冻植物,增加寒冷地区的生物学产量和经济学产量具有广泛的应用价值。圆柏属植物在我国西北广泛分布,有关其抗冷冻适应性机制的研究目前尚未报道。本研究以祁连圆柏(Sabina przewalskii)和圆柏(Sabina chinensis)为材料,通过测定叶片内源一氧化氮(NO)和抗氧化系统,水分、渗透调节物和无机元素,稳定碳同位素组成,观察显微和超微结构,分析它们与植物冷适应、越冬间的关系,以探讨常绿木本植物的抗冷冻性适应机制。研究表明: (1) 随秋季气温下降,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸氧化酶(APX)活性和谷胱甘肽(GSH)、脯氨酸(Pro)、类胡萝卜素(Car)含量增加并在冬季达最大值,NO释放率、NOS和NR活性以及丙二醛(MDA)含量也显著增加并在秋季和初春出现两峰值;两树种叶中的抗氧化酶活性和抗氧化剂含量都与温度和MDA含量明显负相关,表明抗氧化系统在清除氧自由基、抑制膜脂过氧化、提高抗冷冻性方面具有重要作用;而且NO的产生总是发生在抗氧化酶活性和抗氧化剂含量增加之前,表明NO作为信号分子激活了抗氧化系统以诱导植物的抗冷冻性。在抗冷冻过程中祁连圆柏叶的NO释放率、NOS和NR活性、抗氧化酶活性以及抗氧化剂含量都高于圆柏,表明祁连圆柏具有较强的抗冷冻适应性策略。 (2) 随秋季气温下降,叶片组织相对含水量(RWC)、自由水含量(FWC)下降,束缚水含量(BWC)、脯氨酸(Pro)、游离氨基酸(FAA)、可溶性蛋白质(SP)、可溶性糖(SS)含量增加,翌年春季气温回升,相对含水量和自由水含量增加,束缚水含量下降,有机渗透调节物再次增加。有机渗透调节物在秋末冬初及初春的增加正好与圆柏属植物抗冻锻炼及脱冻恢复生长的时间相吻合,因而是植物抗冻及脱冻适应的重要生理响应,在降低细胞冰点、防止细胞结冰引起的膜机械伤害、抑制膜脂过氧化、保护膜稳定性方面具有重要作用。祁连圆柏的相对含水量和自由水含量均低于圆柏,3种有机渗透调节物含量均高于圆柏,表明祁连圆柏在抗冷冻性诱导