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低温是影响植物生长发育的重要因素,几乎影响作物生长的各个阶段,大大降低了农作物的产量和品质。因此,研究植物适应低温胁迫的机制具有重要的理论和实践意义。微管作为细胞骨架的主要成员之一,参与了许多细胞活动和植物生长发育过程,然而微管在植物适应低温胁迫过程中的作用研究较少,低温下微管的动态变化和作用机制还有待进一步研究。本实验主要以拟南芥野生型为实验材料,通过不同的微管解聚药剂处理,明确低温下微管解聚药剂对拟南芥生长和生理的影响；通过微管动态活体观察等技术,明确低温下微管解聚药剂对微管动态变化的调控；通过测定不同微管结合蛋白基因在低温下的表达量,明确参与低温响应的微管结合蛋白；通过微管解聚药剂对响应低温的微管结合蛋白基因突变体植株的处理,进一步明确低温下微管解聚药剂对拟南芥生长的影响,最终确定在低温下微管解聚对拟南芥生长的作用。主要结果如下：1.在正常条件(22℃)下,微管解聚药剂处理没有明显影响拟南芥植株的主根、侧根、叶片的生长；叶绿素、脯氨酸、丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖的含量基本不变；在低温条件(14℃)下,微管解聚药剂处理导致拟南芥植株侧根数、叶片数、主根长、叶面积显著增长,未经药剂处理的拟南芥植株随处理时间增加,叶绿素含量下降,丙二醛含量升高,脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量都是先降低后有所升高,而经药剂处理的拟南芥植株随处理时间的增加,叶绿素含量下降的程度相对较小,丙二醛含量升高的程度也相对较小,脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量降低后也相对恢复的较快。2.低温下拟南芥野生型子叶细胞中发现,随着低温处理时间的延长,子叶铺板细胞的形态没有发生变化,但是细胞中的微管出现了聚合-解聚-聚合的动态变化过程,在3h时解聚最显著。此外,低温下微管解聚药剂处理3h时,微管呈点状分布,细胞轮廓也不是一条连续的线,这说明低温下微管解聚药剂导致微管解聚严重。3.在正常条件(22℃)下,经微管解聚药剂处理的cbf1-1、cbf2-2、cbf3-2植株长势与未处理过的植株相差不大：在低温条件(14℃)下,经微管解聚药剂处理的cbf1-1、cbf2-2、cbf3-2植株长势显著好于未处理过的植株。4.低温处理下,微管结合蛋白MDP40、KTN表达量下降；MDP25在1 h处理下表达量有所增加,随后又降低到未处理的以下水平；MAP18的表达量明显增加。5.低温下,与野生型WT相比,CBFs突变体(cbf1-1、cbf2-2、cbf3-2)中AtMAP18表达量降低。6.在正常条件(22℃)下,拟南芥AtMAP18过表达和RNAi转基因植株与野生型植株长势无明显差异,微管解聚药剂下AtMAP18过表达和RNAi转基因植株长势无明显差异；在低温条件(14℃)下,AtMAP18过表达植株长势明显好于野生型,RNAi植株长势比野生型明显弱小；微管解聚药剂处理下AtMAP18过表达和RNAi转基因植株长势明显比未处理的好。综上所述：在低温下,微管解聚有助于拟南芥野生型植株生长,CBFs基因缺失阻碍了低温诱导的AtMAP18表达量升高,微管解聚药剂处理提高了AtMAP18过表达和RNAi转基因以及CBFs突变体植株对低温环境的适应能力,研究结果说明微管解聚在拟南芥适应低温胁迫中起到重要的作用。