چکیده: سرما از جمله تنش های غیرزیستی مهم می باشد که تولید محصولات کشاورزی را با مخاطراتی مواجه ساخته است. درک پاسخ گیاهان نسبت به تنش سرما، دانش بشر را در رابطه با سازوکارهای افزایش تحمل در گیاهان و توسعه ارقام مقاوم افزایش می دهد. تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر نانوذره دی اکسیدتیتانیوم بر القای تحمل به تنش سرما در شنبلیله و ارزیابی پروفایل بیان برخی از ژن های دخیل در مسیر بیوسنتز دایوسجنین انجام شد. تیمارها شامل دما ( 23 و 10 درجه سانتی گراد)، زمان های مختلف نمونه برداری (6، 24 و 48 ساعت) و سطوح مختلف نانوذره دی اکسیدتیتانیوم (صفر، 2، 5 و 10 ppm ) بودند. نتایج این پژوهش نشان داد که تنش سرما منجر به تخریب و تجزیه محتوای کلروفیل و کارتنوئید می گردد، در ضمن تحت تنش سرما، فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی از قبیل کاتالاز، گایاکول پراکسیداز و آسکوربات پراکسیداز افزایش یافت. همچنین درصد نشت الکترولیت و محتوای مالون دی آلدئید به دلیل آسیب پذیری غشای سلولی و اکسیداسیون اسیدهای چرب به صورت معنی داری نسبت به دمای نرمال افزایش یافت. کاربرد سطوح مختلف دی اکسید تیتانیوم به ویژه غلظت های 2 و 5 ppm به صورت معنی داری اثرات تنش سرما را تعدیل و منجر به افزایش تحمل شنبلیله نسبت به سرما شد. تیمار گیاهان با غلظت های مختلف دی اکسید تیتانیوم، منجر به افزایش بیان ژن های دخیل در مسیر بیوسنتز دایوسجنین ( به غیر از SMT) گردید. بیان ژن های SEP، SQS، CAS و SSR تحت تاثیر تیمار ترکیبی تیمار تنش سرما و نانوذره دی اکسید تیتانویم (2 و 5 ppm) به ترتیب به میزان 11، 33، 21 و 16 برابر نسبت به دمای نرمال و عدم کاربرد نانوذره دی اکسیدتیتانیوم افزایش یافتند. در ضمن برای بیشتر صفات فیزیولوژیکی غلظت 2 ppm دی اکسید تیتانیوم و زمان نمونه برداری 48 ساعت (پس از تنش) دارای بیشترین اثرگذاری بود. در حالی که در بخش بیان ژن غلظت های 5 و 10 ppm دی اکسید تیتانیوم و زمان های نمونه-برداری 24 و 48 ساعت (پس از تنش) به صورت موثرتری بیان ژن ها را تحریک کردند. در مجموع نتایج این تحقیق نشان داد که کاربرد دی اکسیدتیتانیوم می تواند به صورت موثری منجر به تحریک بیوسنتز متابولیت های شنبلیله و در نتیجه القای تحمل به تنش سرما گردد. در ضمن، نتایج تحقیق حاضر در مهندسی متابولیک دایوسجنین در شنبلیله قابل کاربرد است.