印楝(Azadirachta indica A. Juss)是目前公认的高效植物性杀虫剂,同时具有广谱、低毒、易降解、无残留等特点,由于巨大的商业价值而倍受世界各国政府与科学家的关注。但由于其原产热带、亚热带地区,形成了喜温而不耐寒冻的生态特性,越冬期间的低温是影响我国印楝生产的主要农业气象灾害。 为解决这一问题我们对其进行冷驯化,因为植物的低温抗性是适应性的一种,也是生物特有的。低温蛋白在植物的低温抗性形成中起作用。当外界冷压力刚刚触及植物时,植物细胞膜最先感应到冷刺激信号,细胞合成膜关联耐冻性多肽蛋白质改变膜脂组成成分,对低温形成初期抗性和适应性。随着低温逆境程度的加剧,植物启动合成低温防护蛋白。当低温逆境进一步加深,即将引起植物细胞结冰时,植物合成抗冻蛋白(antifreeze proteins, AFP)。利用抗冻蛋白的热滞效应、冰晶形态效应和重结晶抑制效应等特有功能阻止细胞结冰。但当植物处在零下几十度的低温时,引起细胞内外不同程度的颗粒结冰,致使细胞脱水,此时植物合成的植物脱水素(dehydrin)保护蛋白质不变性,可以形成植物的最后一道防线而去努力维持生命。 抗冻蛋白的发现可追溯至20世纪60年代。人们从极区鱼的血清中发现了这种奇妙的物质,它能阻止体液内冰核的形成与生长,维持体液的非冰冻状态。这一发现引起了许多实验室的研究兴趣,研究对象从极区鱼扩展到昆虫,最后又扩展到植物,甚至微生物。科学家发现,原来AFPs在生物界广泛存在,是生物适应低温、抵御冻害的一种机制。虽然植物的低温诱导表达基因众多,能表达产生许多不同的蛋白,但但已研究过的植物材料绝大多数为草本植物,而且目前真正被分离和纯化出来的低温诱导蛋白并不多,并且它们在细胞中的定位、结构、功能、作用方式及基因表达调控机理仍不清楚。 本研究主要采用木本植物材料——印楝,通过组织培养建立快繁体系,然后对其进行冷驯化处理,分析检测印楝植物体内抗冻蛋白,主要结果如下: