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黄花苜蓿(Medicago falcata L.)抗逆性强，抗寒耐旱，已经成为抗逆相关基因大规模挖掘的重要基因源。抗冻植物可以通过冷驯化提高对冻害的抗逆性。本研究以抗冻性极强的黄花苜蓿为材料，构建了黄花苜蓿冷响应Solexa表达谱，并对表达谱中三个差异表达基因(MfHyPRP、MfSAMS和MfMIPS)进行表达分析和功能鉴定，得到结果如下： 利用Solexa测序技术对冷处理黄花苜蓿转录本A1(对照)、A2(短时间冷处理)和A3(长时间冷处理)进行分析，得到大约1 M的标签数据。去除低质量的标签后，A1、A2和A3三个文库共得到944.7520、9551042和9454938个清晰标签，通过比对，这些标签分别注释了8387、8461和9279个基因。挑选19个基因进行表达分析，结果表明其中18个表达规律与表达谱中数据一致，表达谱数据可靠。对表达谱进行GO功能分类和KEGG代谢通路分析，结果表明信号转导、转录、蛋白质合成、脯氨酸和多胺代谢、肌醇磷酸代谢、黄酮合成、抗坏血酸代谢和氧化磷酸化参与了黄花苜蓿对低温的响应。 杂合的富含脯氨酸蛋白(hybrid proline-rich protein，HyPRP)是一类细胞壁结构蛋白。MfHyPRP的表达受低温、脱水、脱落酸(ABA)、过氧化氢(H2O2)和一氧化氮(NO)诱导。ABA、H2O2和NO在黄花苜蓿构成了一个相互作用的网络体系。进一步实验表明，依赖于NOS和NR途径产生的NO介导了低温中MfHyPRP的表达，而依赖于NR途径产生的NO介导了脱水中MfHyPRP的表达。在烟草中超表达MfHyPRP基因提高了转基因烟草的抗冷、抗盐和抗旱能力，表明MfHyPRP是抗逆基因。 S-腺苷甲硫氨酸合成酶(S-adenosyl-L-methionine synthase，SAMS)催化甲硫氨酸生成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)，SAM是各种转甲基反应的甲基供体，同时也是多胺和乙烯合成的前体。黄花苜蓿多胺合成相关基因，包括MfSAMS，SAM脱羧酶(MfSAMDC)、亚精胺合成酶(MfSpdS)和精胺合成酶(MfSpmS)在冷驯化中诱导表达，从而提高了冷驯化中黄花苜蓿的多胺含量，表明冷驯化中合成的SAM主要用于多胺的合成。MfSAMS的表达受低温、脱水、盐、ABA、H2O2和NO诱导。进一步实验表明，ABA、H2O2和NO共同参与了低温、脱水和盐胁迫中MfSAMS的诱导。在烟草中超表达MfSAMS提高了转基因烟草SAM水平，SAMDC转录水平，多胺氧化酶(polyamine oxidase，PAO)和二胺氧化酶(diamine oxidase，CuAO)的活性。同时转基因烟草比野生型烟草具有更高的抗冷、抗盐和抗旱能力。PAO和CuAO可以降解多胺生成H2O2。转基因烟草比野生型烟草具有更高的H2O2含量和抗氧化酶转录和活性水平(SOD、CAT和APX)，SAMDC和PAO抑制剂预处理后转基因烟草中抗氧化酶活性降低至野生型水平，表明多胺合成代谢能力的提高诱导的多胺氧化酶活性提高了H2O2含量，H2O2作为信号分子触发了转基因烟草抗氧化酶水平的提高从而提高了转基因烟草的抗逆性。 肌醇-1-磷酸合成酶(myo-inositol1-phosphate synthase，MIPS)是催化生物体中肌醇从头合成的关键酶，而肌醇是植物生长发育中各种物质合成的前体。MfMIPS基因在冷驯化中大量诱导表达，从而提高了冷驯化中黄花苜蓿肌醇、棉籽糖和水苏糖的含量。MfMIPS基因同时也受脱水、盐、H2O2和NO诱导，但不受ABA处理诱导。进一步实验表明，H2O2和NO共同参与了低温和脱水中MfMIPS基因的诱导，但都不参与盐处理中MfMIPS基因的诱导。在烟草中超表达MfMIPS基因提高了转基因烟草的肌醇和棉籽糖含量，从而提高了转基因烟草的抗冷、抗盐和抗旱能力。 上述结果表明，依赖于标签的Solexa测序技术可以成为大规模挖掘基因的工具，同时，各种影响因子如ABA、H2O2和NO介导了MfHyPRP、MfSAMS和MfMIPS在逆境中的表达从而增加了植物的抗逆性。