近年来，由低温引起的小麦倒春寒现象频发，这对小麦生产造成严重的威胁，倒春寒已成为小麦产量损失的主要灾害之一。本研究从表型、生理和分子层面揭示了外源脱落酸(abscisic acid，ABA)对小麦春季低温胁迫的缓解机制，并利用Label-free技术对倒春寒响应关键蛋白进行挖掘，主要结果如下:
　　外源ABA预处理显著提高了普通小麦(Triticum aestivum L.)郑麦9023在药隔期(ACFP)和四分体时期的抗冻能力。经过3天的低温胁迫后，ABA预处理显著提高了可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸的含量，提高了超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性，降低了过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)的含量。在低温胁迫条件下，ACFP和四分体时期经过ABA处理导致叶片抗坏血酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)水平显著升高。采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR，qRT-PCR)检测编码ASA-GSH合成相关酶的8个基因和8个应激反应基因的时空表达模式，结果表明ABA瞬时调控这些基因的表达。此外，低温胁迫下ABA处理的小麦幼苗在ACFP和四分体时期的表达也存在差异。这些结果表明外源ABA以时间和发育阶段特定的方式提高了低温胁迫下小麦幼苗的GSH和ASA水平。本研究发现非依赖性ABA和依赖性ABA途径并不完全独立，非依赖性ABA胁迫应答基因在至少一个胁迫时间点被外源ABA诱导。与研究结果进行比较发现，植物激素诱导GSH和ASA水平的增加可能是通过差异调节编码ASA-GSH合成酶基因的表达所致。本研究结果首次揭示了ABA诱导小麦倒春寒抗性的分子机制。
　　利用差异蛋白组学技术对低温处理和正常生长的药隔期小麦品种郑麦7698进行差异蛋白组学分析，鉴定到一个新的小麦倒春寒响应蛋白(Delta-1-pyrroline-5-carboxylate synthase，P5CS)，在小麦中克隆该蛋白基因，命名为TaP5CS。构建该基因的亚细胞定位载体并转化小麦原生质体，结果显示该基因定位在细胞膜，细胞质和部分叶绿体中。qRT-PCR结果表明，小麦TaP5CS基因受干旱、高盐、低温和高温四种非生物胁迫诱导表达;且该基因在小麦叶环、叶、叶鞘、根、颖壳、小穗、茎杆和茎节等八种组织中均有表达，并在小穗、茎杆和茎节中高丰度表达，表明TaP5CS基因在小麦组织中普遍存在并且具有组织表达特异性。功能研究表明，过表达TaP5CS的转基因小麦植株表现出增强的倒春寒抗性，相比之下，纯合突变体TaP5CS植株比野生型植株对倒春寒更敏感。过表达TaP5CS的植株比对照积累了更多的脯氨酸和MDA，以及更高的SOD、POD和过氧化氯酶(CAT)活性，并且过表达TaP5CS植株能显著降低H2O2的产生，抗氧化基因表达水平也高于对照植株。研究结果表明TaP5CS可能通过活性氧(ROS)介导的途径正向调节小麦倒春寒抗性。利用免疫共沉淀(CO-Immunoprecipitation，CO-IP)鉴定到TaP5CS的互作蛋白，结果显示这些蛋白涉及抗氧化等多种代谢途径，为进一步解析TaP5CS调控小麦倒春寒的分子机制奠定基础。