熊蜂抗冻蛋白基因序列分析及表达特性研究

[目的]本研究旨在探究熊蜂Bombus terriestris抗冻蛋白基因(Antifreeze protein,BtAFP)的序列特征和表达规律,为该基因功能的研究提供理论基础。[方法]利用多种生物信息学软件对BtAFP序列进行分析,并采用荧光定量PCR方法对熊蜂不同发育阶段、不同组织以及不同低温胁迫下的mRNA表达量进行检测。[结果]序列分析结果表明,BtAFP包含1 143bp的开放阅读框区域,编码380个氨基酸,理论蛋白分子量为38kDa。该蛋白包含信号肽结构但无跨膜结构域,其二级和三级结构主要为α螺旋,与鱼type-I型AFPs的结构相似。BtAFP基因的5’UTR区域包含1个启动子序列和多个与环境变化相关的转录因子。进化树分析结果表明,BtAFP与蜜蜂科昆虫抗冻蛋白亲缘关系最近,氨基酸序列一致性为74%。荧光定量PCR结果表明,BtAFP表达量在熊蜂不同的发育阶段和组织中存在显著差异(P0.05),BtAFP mRNA在熊蜂褐眼蛹期的表达量最高,该基因在熊蜂工蜂成虫触角、翅膀和足中的表达量较高。BtAFP的表达受低温胁迫的诱导,其在-20℃和0℃低温下分别持续20min、16h的mRNA表达量显著高于其它时间点(P0.05)。[结论]BtAFP基因在熊蜂生长发育和抵御寒冷时发挥着重要的生理作用,可作为熊蜂抗寒研究的候选基因。     

AFP抗冻蛋白基因工程研究进展

抗冻基因工程一直是生物技术领域研究的热点之一，本文综述了近年来国内外有关AFP抗冻蛋白基因工程的研究方向，进展及成就，并提出了此领域尚存在的一些问题及前景展望。     

抗冻蛋白溶液中冰晶生长行为的研究

通过相差显微镜,对我国东北地区野生抗寒草种偃麦草(Elytrigia repens L)的非质体蛋白质溶液在低温下冰晶生长的形态和动向的多样性进行了观察.结果表明,偃麦草非质体蛋白质对冰晶形态、不同形态冰晶生长速度、生长方向有明显影响.其中六角形冰晶体积增长最快,柱形冰晶其次,双锥形冰晶生长较慢,针状冰晶生长最慢;偃麦草非质体蛋白质修饰的冰晶在生长过程受生长空间限制,如没有其他颗粒影响,在一定温度范围内单体冰晶保持原有形状,缓慢生长;而有其他颗粒限制时,冰晶形状发生有限的不规则变化或停止生长.     

中科院植物研究所研究员发现植物抗冻基因

<正>低温冻害使许多植物生存受到严重危害,全球每年因低温冻害造成的农作物损失高达数千亿元。研究并提高植物抗冻性具有重要理论和现实意义,目前,通过对冷诱导基因、CBF、ICE、抗冻蛋白基因、脂肪酸去饱和酶基因、脯氨酸基因、SOD基因等与抗冻相关的基因的研究表明,将这些抗冻相关基因进行转基因,可以提高植物的抗冻性。现综述植物抗冻性基因的类型及其抗冻转基因植物最新研究进展。     

抗冻蛋白基因提高植物耐寒性研究

综述了转抗冻蛋白基因植物的转化体系及研究现状，并提出了目前存在的问题及展望。     

抗冻蛋白和冰核蛋白对植物抗冻性能的作用机制

植物抗冻蛋白是避免植物寒害冻害发生的重要物质,相对而言,极地的鱼类和昆虫的抗冻蛋白具有低热滞活性和高重结晶抑制活性的特征.冰核活性蛋白是由冰核活性细菌、真菌或昆虫合成的生物冰核剂,降温初期可提高水溶液的冰核形成的温度,温度过低时可降低水的过冷却点.比较分析了抗冻蛋白和冰核蛋白的生物学特性、蛋白特征及其对水分子固液两相间变化的调控机制,这对于揭示植物抗冻性能的复杂的作用机制和植物抗冻基因工程应用的研究有着重要的意义.     

新疆沙冬青抗冻蛋白基因保守区序列的克隆及其分析

【目的】从Genbank数据库中选择与新疆沙冬青(Ammopiptanthus nanus)亲缘关系最近的同属蒙古沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)抗冻蛋白(AFP)基因AY590122、AY843521、AY843522的mRNA序列,设计扩增新疆沙冬青AFP基因保守区引物。【方法】以新疆沙冬青为研究材料,提取其总RNA,利用RT-PCR技术克隆出新疆沙冬青AFP基因的保守区域。【结果】序列分析表明,新疆沙冬青与蒙古沙冬青的保守区域同源性达98.15%。【结论】得到新疆沙冬青的抗冻蛋白的保守区域。     

叶绿体型转昆虫抗冻蛋白基因烟草的耐寒性

根据已构建的大豆叶绿体表达载体pJY01，设计特异性引物，将昆虫抗冻蛋白基因MpAFP149插入此载体中构成叶绿体表达载体pJY01-MpAFP149，利用基因枪轰击法转化烟草，经壮观霉素筛选获得4株叶绿体型转抗冻蛋白基因烟草株系。PCR和PCR-Southern结果显示外源基因已整合至烟草叶绿体基因组中但同质化水平不高，RT-PCR结果也表明昆虫抗冻蛋白基因已发生了转录。将野生型烟草、叶绿体型转抗冻蛋白基因烟草及核转化T₁代转抗冻蛋白基因烟草(pCAMBIA1302- MpAFP149)于–1℃低温处理3 d，观察耐寒表型及测定相对电导率。结果表明, 叶绿体型转基因烟草的耐寒表型优于野生型烟草，但与核转化的T₁代转抗冻蛋白基因烟草无显著差异。处理3 d时，叶绿体型转基因烟草和T₁代转抗冻蛋白基因烟草的电导率分别为39.2%和38.2%，而野生型烟草已达73.7%。本实验获得的异质化转叶绿体抗冻蛋白基因烟草与转核基因烟草的耐寒力无差异。     

抗冻蛋白基因AFP表达载体构建及转化紫花苜蓿初报

以胡萝卜基因组DNA为模板,用PCR方法扩增目的基因,连接到PGEM-T Easy Vector载体上,经XbalⅠ和SacⅠ双酶切,将目的片段连接到PBI121工程质粒上,通过农杆菌介导法转化和田苜蓿,为提高紫花苜蓿的抗冻性奠定基础.结果表明,成功克隆出抗冻蛋白基因AFP,并构建成AFP植物表达载体.获得了具有卡那霉素抗性的苜蓿愈伤组织,和田苜蓿愈伤组织的最佳Kan筛选浓度为60 mg/L.经PCR技术鉴定,AFP抗冻蛋白基因已整合到苜蓿基因组中.     

花粉管介导的转抗冻蛋白基因(AFP)水稻

低温和冷害在世界范围内广泛发生,对水稻的产量和品质造成严重影响。创造和培育具有强耐低温特性的水稻品种,对提高水稻产量具有重要的意义。本研究将从胡萝卜中克隆的抗冻蛋白基因(AFP)构建到植物表达载体pB I121(pB I121∶AFP)后,利用花粉管通道法将其转入籼稻品种NR158,获得了转基因后代。对T3代和T4代转基因植株的苗期耐冷性鉴定和PCR鉴定结果表明,部分转基因植株后代已经整合并且AFP基因得到了表达,获得了不同程度的耐低温性。