本研究从生理、转录和翻译水平探究甜菜叶绿体对低温应答的分子机制。对不同甜菜材料低温过程中相对电导率和MDA含量变化进行测定。通过构建最大似然树分析甜菜DREB家族,并利用转录组测序和q RT-PCR对及其表达模式进行鉴定。利用label-free技术测定低温处理1 d后甜菜叶绿体蛋白质组变化。结果表明,10份甜菜材料中KWS9442是低温抗性最强的材料。低温处理1 d后Bv DREB表达量达到最高,暗示低温应答和冷驯化被激活。蛋白质组分析发现叶绿体类囊体膜、基质和被膜是甜菜叶绿体低温应答的关键部位。在叶绿体被膜上,转运蛋白作为主要的低温应答蛋白,能够将水分、离子、糖分以及蛋白质等物质通过Bv LTD的引导经Bv TOC100在内的Toc-Tic复合体进入叶绿体内,帮助甜菜在低温条件下进行正常的光合作用。在叶绿体基质中,低温应答蛋白主要参与卡尔文循环、磷酸戊糖途径和淀粉合成与代谢。Bv ISA3、Bv PU1、Bv GWD3等参与淀粉代谢与合成,相关蛋白的表达变化与叶绿体淀粉粒的形成具有一定联系。此外,基质中50S核糖体蛋白和30S核糖体蛋白的丰度被检测到发生显著变化,说明叶绿体DNA也受低温诱导开始翻译蛋白质以维持正常的光合作用。在叶绿体类囊体膜中,有大量光反应相关蛋白响应低温,其中有13个光反应蛋白呈上调表达。尤其是,ATP合酶α亚基,变化倍数高达23倍。在叶绿体基质和类囊体膜中还检测到多个参与活性氧（ROS）清除的蛋白,除Bv Cu/Zn-SOD和Bv CAT构成的ROS清除途径外,过氧化物氧还蛋白（Prx）和硫氧化还原蛋白（Trx）在叶绿体活性氧清除中也具有重要作用。Prx和Trx也在激活H₂O₂信号通路,诱导抗性相关基因表达中起到关键作用。根据以上结果和相关文献绘制了甜菜叶绿体中低温应答和冷驯化调控通路图,为培育耐低温甜菜品种提供理论基础。