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制备抗血清,并验证了功能,再将抗冻蛋白基因构建植物表达载体,利用农杆菌介导法将昆虫抗冻蛋白基因整合进烟草基因组中,为进一步研究昆虫抗冻蛋白基因在植物中的表达与功能提供依据。
首先,检测已克隆的准噶尔小胸鳖甲(Microderapuncipennisdzhunarica)抗冻蛋白基因在大肠杆菌中的表达与功能。利用不同的原核表达载体,将本实验室已克隆获得的准噶尔小胸鳖甲抗冻蛋白基因,简称MpAFP698,MpAFP149及MpAFP149(nosignal)成功地在大肠杆菌中表达。对不同表达体系,不同基因在大肠杆菌中表达的特性、表达量及蛋白纯化的方法进行了探讨。利用纯化的GST-MpAFP149融合抗冻蛋白免疫小鼠获得的抗血清进行原核表达蛋白的Westernblot检测,结果表明,准噶尔小胸鳖甲抗冻蛋白与赤翅甲Dendroidescanadensis(DAFP)抗冻蛋白具有共同的抗原决定族,并且无融合标签的交叉反应,进一步证明了准噶尔小胸鳖甲抗冻蛋白基因在原核表达系统中得到正确表达。利用MpAFP698蛋白对细菌的抗冻实验结果表明,导入MpAFP698基因的大肠杆菌经诱导表达在低温处理时抗冻能力无显著提高,而外加纯化的MBP-MpAFP698融合抗冻蛋白对细菌有明显的保护作用,并随浓度的升高而保护作用增强。这为进一步在植物中表达抗冻蛋白基因提供依据。
其次,根据准噶尔小胸鳖甲抗冻蛋白基因MpAFP149和MpAFP149(nosignal)和洛氏脊漠甲(pterocomaLoczyiFrivaloiszky)抗冻蛋白基因LocAFP1043和LocAFP743的基因序列,设计引物分别构建植物双元表达质粒pBI121-MpAFP和pBin438-LocAFP,并转入根癌农杆菌EHA105内,为后续的植物转基因工作奠定了基础。
最后,利用基因工程手段将准噶尔小胸鳖甲MpAFP149基因转入烟草中。采用农杆菌介导法转化烟草。并对农杆菌介导烟草转化的一些影响因素进行了研究。实验结果表明:选择外植体的最佳时期为一个月的烟草叶片,浸染最佳条件是菌液浓度为OD6000.3~0.4,浸染时间7min。共培养3天后转接于筛选分化培养基中,经100mg/L卡那筛选后获得的抗性苗再经PCR检测筛选阳性植株,点杂交结果进一步证实MpAFP149基因已整合到转基因烟草的基因组中,RT-PCR检测表明抗冻蛋白基因在转基因烟草中得到转录,为进一步研究该昆虫抗冻蛋白基因对植物的抗寒性影响奠定基础。