Brambory jsou velmi citlivé na negativní teploty. Mráz může vést k poškození a odumírání nať, oslazení a odumření hlíz.
Stávající odrůdy brambor snesou teploty až -3°C. Při teplotách pod – 4 o C se v mezibuněčném prostoru tvoří mikrokrystaly ledu, které ničí buňky (Li et al., 1981). Hlavní příčinou buněčné smrti není vystavení negativním teplotám, ale tvorba ledových mikrokrystalů. Když byly bramborové listy podchlazeny na -6,9 °C bez tvorby ledu, buňky neumřely (Rajashekar et al., 1983). Mikrokrystaly ledu se tvoří z vody, která během zmrazování pomalu prosakuje ven z cytoplazmy. K nevratnému poškození listové tkáně může dojít i bez tvorby ledu, ale v důsledku chladem vyvolané dehydratace.
Všechny odrůdy S. tuberosum stejně jako většina volně žijících hlízotvorných druhů solanum, jsou citlivé na záporné teploty. Byla však objevena řada druhů, které jsou mrazuvzdornější. Například rostliny 5 druhů. acaule, S. commersonii, S. multidissectum S. chomatophilum S. boliviense, S. megastacrolobum a S. sancta-růže snese mráz od -4 °C do -6 °C. Mezi nimi je nejmrazuvzdornější druh S. acaule (Chen a Li, 1980a). Mrazuvzdornost některých druhů solanum lze zvýšit aklimatizací na chlad. Předběžné vystavení rostlin bramboru podmínkám nízkých kladných teplot a krátkého denního světla o 3 – 7 °C snižuje kritickou teplotu odumírání vrcholků (Li a Fennell, 1985). Například citlivé druhy S. opolocense и S. polytrichon po vytvrzení snesou -8 °C, resp. -6 °C stupňový mráz. Mrazuvzdornost druhů odolných vůči chladu S. acaule, S. multidissectum S. chomatophilum po aklimatizaci stoupne na -9°C, a v případě S. commersonii až -11,5°C. Odrůdy citlivé na negativní teploty S. tuberosum nemají schopnost aklimatizovat se na chlad.
Molekulárně genetický mechanismus tolerance rostlin vůči chladu není zcela jasný. U řady rostlinných druhů se prolin a monosacharidy hromadí v cytoplazmě během chladové aklimatizace (Chen a Li, 1980b). Při otužování se v bramborách zvyšuje obsah cukrů i škrobu. Nejsilněji se zvyšuje obsah cukru v S. commersonii. Cukry však samy o sobě nemohou zvýšit mrazuvzdornost brambor. Odrůdy S. tuberosum také výrazně akumulují cukry v podmínkách nízkých kladných teplot a krátkého denního světla, zůstávají citlivé na mráz. Navíc nebyl nalezen žádný vztah mezi množstvím cukrů nashromážděných během aklimatizace a minimální teplotou, kterou rostlina vydrží po otužování. Výjimkou je forma commersonii, u kterých je přímá závislost stupně otužování rostlin na množství Cukrů nashromážděných během aklimatizace. Musí tedy existovat další faktory, které zvyšují mrazuvzdornost brambor na pozadí jejich tvrdnutí.
Ve vytvrditelných formách solanum Během aklimatizačního procesu se zvyšuje obsah rozpustných bílkovin. Získaný stupeň mrazuvzdornosti je úměrný obsahu bílkovin (Li a Fennell, 1985). Při aklimatizaci na chlad se poměr fytohormonů mění: u otužilých druhů se zvyšuje koncentrace ABA a klesá koncentrace GA. U ztužených druhů brambor může být zvýšení koncentrace rozpustných proteinů způsobeno ošetřením ABA. Zvyšuje se tak mrazuvzdornost těchto druhů brambor; může být dosaženo léčbou ABA (Chen et al., 1983). Otužování některých dalších rostlinných druhů způsobilo akumulaci rozpustných dehydrinů (LEA, Rab) (Thomashow et al., 1991). Lze předpokládat, že bramborové homology těchto proteinů mohou zajistit zvýšenou mrazuvzdornost u ztvrdlých druhů brambor.
Působením chladu na hlízy brambor dochází k jejich proslazení. Při delším působení mrazu hlízy odumírají. Například při -6 °C byla smrt pozorována po 8 hodinách a při -9 °C po 1 hodině. Za určitých podmínek jsou hlízy schopné přechlazení a bez újmy odolávají teplotám až -7 °C. To zřejmě vysvětluje zachování životaschopnosti hlíz, které zůstaly v půdě na zimu pod sněhem (Fyziologie brambor, 1979).
Skladování úrody brambor při nízkých teplotách (3 °C -6 °C), které zajišťují dobré uchování hlíz, vede k významným fyziologickým změnám v hlízách. Tyto změny způsobují, že hlízy nejsou vhodné pro zpracování (hranolky, hranolky atd.). Za prvé se rozkládá škrob a hromadí se redukující cukry. Při tepelné úpravě takových hlíz (vaření, smažení) dochází k interakci redukujících cukrů s aminokyselinami, což má za následek nežádoucí tmavě hnědou barvu produktu (Millardova reakce) a nepříjemnou nasládlou chuť (Shallenberger et al., 1959). Slazení hlíz vyvolané chladem je odrůdově specifická vlastnost. Při dlouhodobém skladování hlíz v chladu se však obsah monosacharidů zvyšuje u všech odrůd bez výjimky.
Proces chladem indukovaného slazení hlíz je založen na fosfolytickém rozkladu škrobu na glukóza-1-fosfát za účasti kyseliny fosforečné. Tento proces zahrnuje různé fosforylázy, které při zvýšení skladovací teploty hlíz také syntetizují škrob (Fyziologie brambor, 1979; Sowokinos et al., 1985). Glukóza-1-fosfát je přeměněn na fruktóza-6-fosfát a následně na sacharózu.Na přeměně se podílí uridinfosfátglukóza-pyrofosforyláza (UDPGPP), fruktóza-6-fosfátsyntetáza (FFS) a dvě hexofosfátizomerázy. Sacharóza je syntetizována sacharóza-6-fosfát syntázou, redukující cukry jsou syntetizovány jakýmikoli invertázami umístěnými v cytoplazmě (Sowokinos et al., 1990a, b).
Nízkoteplotní indukce fosforylického rozkladu škrobu je založena na změně koncentrace iontů kyseliny fosforečné v důsledku jejich proudění do organel obsahujících škrob. Pohyb anorganického fosforu z vakuol do cytosolu a amyloplastů může být způsoben poškozením nebo oslabením membrány. Za studena se membrány stávají tužšími, to znamená, že jsou méně tekuté a více propustné pro ionty (Walker et al., 1991). Vliv chladu na propustnost bramborových blan je odrůdově specifickým znakem. Odrůdy citlivé na proslazení hlíz se vyznačují zvýšenou kapacitou elektrolytu při 3 °C ve srovnání s rezistentními odrůdami (Sowokinos et al., 1990a). Složení membrán a jejich schopnost zachovat celistvost při nízkých teplotách tedy může určovat míru odolnosti odrůdy proti rozkladu škrobu a akumulaci cukrů při skladování hlíz v chladu.
Náchylnost odrůd k nízkoteplotní indukci proslazení hlíz přímo závisí na indukci UDPG PF a FPS za podmínek nízké teploty. U náchylných odrůd se aktivita výše uvedených enzymů zvyšuje nejvýrazněji. V případě rezistentních odrůd se aktivita enzymu mírně zvyšuje (Sowokinos et al., 1990a, b). Zůstává nejasné, kdy indukce genů kódujících tyto proteiny závisí na alelické variabilitě genů kódujících UDPG PF a FPS a kdy na přítomnosti některých efektorů regulujících jejich expresi.
