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低温是一个严重的环境胁迫因子，影响作物的生长发育，并导致产量和品质的降低。在低温胁迫下植物光合能力下降，过剩光能增多，导致活性氧（reactive oxygen species,ROS）大量积累，若不能及时清除，活性氧便会攻击蛋白质、核酸、脂类等生物大分子对植物造成氧化胁迫损伤，进而导致细胞和组织死亡。植物在长期的演化过程中，形成了多种胁迫防御机制，其中α-胡萝卜素衍生的黄体素能促进过剩光能的耗散，从而保护植物避免光氧化损伤。因此，探讨低温胁迫下黄体素的含量对维持光合功能的作用具有重要的理论意义和应用价值。本实验从番茄品种中蔬6号叶片中分离到类胡萝卜素ε-羟化酶基因（LeLUT1），对其序列特征、表达模式，以及转基因烟草的抗逆生理功能进行了研究。以NC89烟草野生型（WT）和转正义LeLUT1基因株系（T-5，T-19，T-20）为实验材料，通过测定黄体素在转基因株系中的含量与冷胁迫前后烟草的生长状况、光合速率、叶绿素荧光参数、活性氧积累量、膜脂过氧化程度、相对电导率以及D1蛋白含量等指标的关系，研究了在冷胁迫导致的光抑制和光氧化中黄体素的生理效应和功能机制。主要结果如下：（1）从番茄中分离到类胡萝卜素ε-羟化酶基因LeLUT1，该基因开放阅读框编码一548个氨基酸的蛋白。同源序列比较发现，番茄类胡萝卜素ε-羟化酶基因的序列与黄瓜、葡萄、蓖麻的LUT1基因的序列同源性较高。实时荧光定量PCR分析表明，LeLUT1基因的表达受低温（4°C）、强光(1000μmol m-2s-1)、聚乙二醇（PEG）、脱落酸（ABA）、水杨酸（SA）等胁迫和信号分子调控，其表达水平随胁迫处理时间的延长而变化。将p35S-LeLUT1-GFP融合蛋白转化入拟南芥原生质体进行瞬时表达，然后通过Confocal进行观察，融合GFP蛋白激发的绿色荧光位点与胞质叶绿素的红色自发荧光位点能够重合，这证明LeLUT1的蛋白产物定位于叶绿体。（2）将获得的LeLUT1基因与含有35S启动子的pBI121载体重组，构建了正义过表达载体，利用农杆菌介导的叶盘法转化烟草，用PCR、qRT-PCR及Western blot的方法对带卡那抗性的转基因烟草植株进一步检测，结果证明成功地获得了转正义基因的烟草植株。HPLC分析结果表明转基因植株叶片中黄体素含量高于野生型。（3）野生型相比较，过表达LeLUT1基因的烟草叶片中APX和CAT活性较高，而H2O2和O2.-含量则较低。正常生长条件下，野生型与转基因植株生长量无明显差别。但是，在低温度胁迫条件下，转基因烟草幼苗的生长量高于野生型。这说明过表达LeLUT1提高了转基因烟草植株抵御低温的能力。野生型和转基因烟草株系的净光合速率（Pn）和PSII的最大光化学效率（Fv/Fm）在低温弱光(4°C，100μmol m-2s-1)下均降低。与野生型烟草相比，，转基因株系T-5、T-19和T-20的下降较慢。这表明过表达LeLUT1减轻了PSII的光抑制。与野生型烟草相比，转基因株系的PSII反应中心D1蛋白受到的损伤较轻。低温处理后野生型和转基因植株中丙二醛的含量均上升，但转基因植株的增加量较少。（4）应用实时荧光定量PCR的方法，对野生型和转基因烟草株系中胁迫相关基因的表达进行分析。结果表明，低温处理12h后转基因株系的表达量与野生型相比明显较高。（5）在冷胁迫12h后测定卡尔文循环酶类（1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶、基质果糖-1，6-二磷酸酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、果糖-1，6-二磷酸醛缩酶）和蔗糖合成酶类（蔗糖磷酸合酶、蔗糖合酶）的活性。在常温下6种酶的活性基本类似，而暴露于4°C下12h后，所有株系的酶活都下降，但野生型中下降的更加明显。