[发明专利]源于昆虫抗冻肽基因及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属作物遗传育种领域，具体涉及一种来源于昆虫抗冻肽基因及其制备方法和应用。

背景技术

植物对环境变迁及不良环境有足够的适应性和抵抗能力，这种抗逆性既受系统进化的遗传基因型所控制，又受系统发育中生理生态因素所制约。逆境会诱导植物表达大量的特异蛋白，不同的逆境诱导表达的蛋白不完全相同，既有交叉又有差别，而同一种逆境在同一种植物的不同部位所诱导表达的蛋白也不完全相同，在不同的植物物种中这些蛋白的合成差别就更大【Kasuga et al.，NatureBiotechnol.，1999，17：287-291】。因此有很多的蛋白参与了植物对非生物逆境的反应，它们协同作用来调整植物生理代谢的变化，从而提高植物对非生物逆境的适应性，可见植物对非生物逆境的抵抗是体内的系统反应，并不是由一个两个功能基因就能完成的【Urrutia et al.，Biochem.Biophy.Acta.，1992，1121：199-206】。逆境胁迫导致植物体内产生多方面的变化：如抗逆基因的表达，新蛋白质的合成，代谢的转变，抗逆境物质的积累，气孔的关闭，光合作用的降低等【Smirnoff，Curr.Opin.Biotech.，1998，9：214-219】。

人们就逆境对植物影响的认识和研究，首先是从表观生理指标一般性描述开始，其次研究植物在各种逆境下产生的生理生化、生态变化和生理调节机制，最后发展到分子水平，进一步探讨植物对不同逆境的感应、信号传导、基因表达与调控、蛋白质组装和细胞膜功能获得。为更深入了解植物对不同逆境响应的分子机理和研究人工调控的生物技术等方面展示出良好前景。

温度作为重要的环境因子之一，限制植物的分布、生长和产量【Viswanathanet al.，Phil.Trans.R.Soc.Lond.B.Biol Sci.，2002，357(1423)：877-886】。在研究中人们发现植物在长期的进化中发展了许多对温度逆境的适应能力。但目前对植物这种冷适应的机理还不是十分清楚，因此探索植物抗寒性的遗传机理不仅在基础理论上具有重要意义，在解决生产实际问题上也具有广泛的应用价值。

抗冻蛋白(Antifreeze protein，AFP)在鱼类、昆虫及植物中均有发现，鱼类AFP包括含糖基的AFPs(Antifreeze glycoproteins，AFGPs)和不含糖基的AFP I-IV。就目前的研究结果看来，其抗冻活性没有昆虫的高【费云标等，昆虫学报，2000，43(1)：98-102】。对于AFPs的研究可以追溯到本世纪60年代，Ramsay(1964)在黄粉甲(Tenebrio molitor)幼虫中发现一种导致冰点低于熔点的物质【Ramsay，Phil.Trans.R.Soc.London B.，1964，248：279-314】，Grimstone等(1968)证明这种物质是蛋白质【Grimstone，Phil.Trans.R.Soc.London B.，1968，253：343-382】。由它导致的熔点与冰点之差称为热滞温度或热滞活(Therm hysteresisactivity，THA)，这种蛋白质就被称为热滞蛋白(Therm hysteresis proteins，THPs)。在鱼类和一些植物研究中习惯地称其为抗冻蛋白即AFPs。它的研究对象扩展到极区鱼、无脊椎动物、脊椎动物、最后又扩展到非维管植物和维管植物【Barrett，Int J.Biochem.Cell Biol.，2001，33(2)：105-117】，甚至细菌、真菌、微生物。科学家发现，原来AFP在生物界广泛存在，是生物抵抗低温、抵御冻害的一种机制。