木薯（Manihot esculenta Crantz）,世界七大粮食作物之一,起源于非洲和南美洲的热带气候区,已成为全球8亿人的主粮。作为木薯属100多个种类中最具经济栽培价值的物种,木薯具有优良的生物学特性:光合效率高、耐贫瘠、块根淀粉含量高、叶片蛋白质含量高等。但是,其不耐低温的特性严重阻碍了我国木薯的推广种植,是影响我国木薯北移计划的最主要原因。因此,探究木薯低温胁迫的生理和分子响应机制,对深化木薯耐寒性基础理论研究,并解决生产实际问题意义重大。本文利用人工气候室模拟低温生长环境,对该条件下木薯耐寒种质F200的植株形态特征、叶片亚显微结构变化、生理生化指标、叶绿素荧光参数进行综合评价,并对耐寒木薯品种进行smallRNA测序分析,进行低温响应代谢途径等方面的研究,以期了解木薯耐寒调控机制。主要研究结果如下:1、低温胁迫下,F200木薯通过增强H2O2的清除能力、增强光合作用、增加渗透调节物质含量等途径,缓解了低温对木薯幼苗造成的伤害。4℃条件下,F200的活性氧清除能力远大于SC8,叶绿素含量降幅达64.23%,但小于SC8的变化（78.15%）;F200相对电导率增加了11.48%,显著低于SC8的增幅（188%）;F200丙二醛含量升高14.74%,SC8则上升20.98%。在渗透调节物质方面,F200的脯氨酸含量与可溶性糖含量分别以90.53%和45.18%的增幅明显上升增加,且显著大于SC8的变化;两者在可溶性蛋白上的差异则不明显,F200增加19.8%,SC8增加17.82%。2、通过扫描电镜观察叶片表面气孔分布情况和开张度,叶片蜡质形态变化;通过透射电镜观察叶肉细胞的亚显微结构,从细胞形态结构方面揭示了木薯耐寒的机理。对两个木薯品种进行扫描电镜和透射电镜的观察。在常温观察下,耐寒种质F200的叶片气孔数量和蜡质厚度均大于品种SC8,低温处理后,F200木薯能够及时关闭气孔,并调节表面蜡质的形态来抵御低温,而SC8对低温的反应速度则远低于F200,易遭受低温的伤害。从透射电镜观察得知,低温处理各个时段,F200叶肉细胞内各细胞器损伤程度较小,并有大量的淀粉粒、蛋白质颗粒等物质明显增加。而相同低温处理后的SC8,叶绿体降解生成了大量的质体小球,淀粉、蛋白质等渗透物质含量无显著变化,细胞器受损害情况较重,处理24h之后,已经出现较多的死亡细胞。采用Fluorpen便携式叶绿素荧光仪,测量木薯叶片叶绿素荧光快速诱导动力学曲线。低温胁迫下,两个品种最大叶绿素荧光强度均明显下降,且SC8的下降幅度更加显著。在叶绿素荧光参数上的体现如下:SC8吸收的光能（ABS/RC）、捕获的光能（TR0/RC）和热耗散的光能（DI0/RC）均显著增加,电子传递的能量（ET0/TR0）显著减小;F200吸收的光能（ABS/RC）、捕获的光能（TR0/RC）和热耗散的光能（DI0/RC）三者增加速度不显著且幅度远小于SC8,电子传递的能量（ET0/TR0）减小程度弱于SC8。3、本试验以木薯耐寒种质F200为材料,利用高通量测序技术（Illumina Hi Seq TM）对4℃低温胁迫0h、3h、24h和常温对照0h和24h共5个处理,每个重复三次,共15个样品进行smallRNA测序。对测序后的s RNA进行筛选,参考基因比对之后,共获得已知80个miRNA,并预测得到36个新miRNA,均分属于29个miRNA家族,统计出在各个样品中表达量。通过GO富集分析和KEGG富集分析确定了次生代谢产物的生物合成、糖酵解/糖异生、植物病原体互作、碳代谢、有机环状化合物的生物合成、光合作用、代谢过程的调节等途径的基因表达差异。4、本试验对smallRNA测序和转录组测序分析设置相同对比组进行miRNA-mRNA关联分析,对比组内的差异基因和差异miRNA进行分析。根据分析结果选取在T＿3hvs CK＿3h对比组中,差异表达的miRNA和mRNA组、差异下调miRNA和差异上调mRNA组和差异上调miRNA和差异下调mRNA组进行GO富集分析和KEGG富集分析,发现萜类骨架的生物合成、丁酸酯代谢和次生代谢产物的生物合成、氨基酸的生物合成、类黄酮生物合成、磷酸戊糖途径、谷胱甘肽代谢等代谢途径被富集。将次生代谢产物的生物合成通路和碳代谢途径进行分析,绘制信号通路图进行综合分析,筛选出相关的基因。并对次生代谢产物的生物合成通路和碳代谢通路的上下调基因进行分析。