We don't really know the full story, but there are two relatively well-studied pathways that contribute to a plant starting up its cold response system (and by plant, I mean Arabidopsis, because that's where all the research is done).

Arabidopsis thaliana

Miura et al. (2007) found that ICE1 gets activated by cold temperature. ICE1 is a transcription factor, specifically stimulating the transcription of CBF3, a major player in the cold response of plants. The paper goes into the molecular details of how this activation takes place, but suffice it to say that when ICE1 gets activated, the plant knows that it's cold, since the activation is caused by a cascade of reactions that only takes place in cold temperatures.

It's also known that cold temperature triggers an increase in calcium uptake (e.g. Henriksson & Trewavas, 2003). If you stop the extra calcium from getting into the cells, then the cold response is averted. So calcium must have something to do with it, although to my (admittedly not up-to-date) knowledge, we still don't know the details.

È solo genetica ed evoluzione. Le piante nei climi freddi invernali hanno dovuto evolversi per non essere uccise dalle temperature di congelamento. Lo hanno fatto evolvendo sostanze chimiche antigelo che impediscono alle cellule e ai tessuti di congelarsi, così una pianta può sembrare congelata all'esterno, ma non essere congelata all'interno. Le sostanze chimiche, la loro concentrazione e la tolleranza al freddo variano da specie a specie. Alcune possono tollerare solo gelate leggere, altre possono tollerare gelate lievi, alcune possono tollerare temperature estremamente fredde, e ci sono piante ovunque nel mezzo.

Le piante in climi privi di gelo non hanno mai avuto bisogno di evolversi, quindi non c'è stata alcuna pressione di selezione per questo e la maggior parte di loro non può tollerare il gelo o può tollerare solo gelate lievi.

Le piante in climi invernali freddi hanno anche profili lipidici diversi dalle piante in climi privi di gelo. Ecco perché i semi di lino sono ricchi di acidi grassi omega 3, e le piante dei climi freddi hanno pochi o nessun grasso saturo, e perché l'olio di cocco è quasi un puro grasso saturo che è liquido nei climi caldi ma che diventa solido appena sotto la temperatura ambiente, il che è buono per un clima caldo ma cattivo per un clima freddo.

Le piante variano molto anche nella tolleranza al calore. Alcune possono sopportare un clima molto caldo, e alcune non sopportano nemmeno qualcosa di molto più caldo della temperatura ambiente. Questo è dovuto ai profili lipidici, agli stomi, alla velocità di traspirazione e alla chimica delle piante.

Interessante, i fiori tropicali hanno generalmente delle fragranze pesanti, e i fiori dei climi freddi hanno delle fragranze fresche e polverose anche se i fiori provengono da tutto l'albero delle piante da fiore, e anche se gli impollinatori generalmente non hanno preferenze. È solo dovuto alle diverse sostanze fitochimiche e alle vie metaboliche che sono più efficienti nelle diverse temperature.