温度胁迫是非生物胁迫中常见的一类,不管是低温胁迫还是高温胁迫,最终都会影响作物的产量和质量,从而造成巨大经济损失。抗冻蛋白（Antifreeze protein,AFP）是一类具有提高生物抗冻能力的蛋白质类化合物。前期研究发现,异源表达矮沙冬青（Ammopiptanthus nanus）抗冻蛋白基因（AnAFP）可提高大肠杆菌、烟草和玉米的抗寒性。氨基酸序列比对表明,矮沙冬青抗冻蛋白AnAFP的氨基酸序列与植物胚胎发育晚期丰富蛋白第二家族脱水蛋白的Kn S型亚家族的成员具有相同的保守结构域。在功能域预测的基础上,对AnAFP基因全长CDS序列进行截短处理,获得分别缺失抗冻蛋白冰晶结合域A、脱水蛋白K结构域、脱水蛋白核定位N结构域和脱水蛋白S结构域的4个突变序列AnAFPΔA、AnAFPΔK、AnAFPΔN和AnAFPΔS。本研究用AnAFP基因全长CDS序列及这4个缺失突变序列转化大肠杆菌普通菌株和冷敏感菌株,以及KS型脱水蛋白基因突变的拟南芥突变体,分别在高温、低温及高温胁迫下鉴定其抗性表型,并结合亚细胞定位、互作蛋白筛选与验证、实时定量PCR检测等,解析这4个结构域的功能,以期解释AnAFP蛋白的作用机理。主要结果如下:（1）用同源重组法将AnAFP基因CDS及其4个缺失突变体序列AnAFPΔA、AnAFPΔK、AnAFPΔN和AnAFPΔS构建到原核表达载体p ET28a和冷敏感表达载体p INⅢ中,分别转化大肠杆菌普通菌株BL21（DE3）Ply Ss和冷敏感菌株BX04。经50℃高温处理30 min后,转化全长CDS的BL21（DE3）Ply Ss菌株的平均存活率极显著高于空白对照。转化缺失K、N、S结构域突变序列AnAFPΔK、AnAFPΔN和AnAFPΔS的BL21（DE3）Ply Ss菌株平均存活率与转化全长CDS的BL21（DE3）Ply Ss菌株差异不显著。然而,转化缺失A结构域突变序列AnAFPΔA的BL21（DE3）Ply Ss菌株平均存活率与转化空白载体的阴性对照差异不显著。经17℃低温处理9 d后,转化全长CDS的BX04菌株的平均增殖倍数极显著高于空白对照。转化缺失K、N、S结构域突变序列AnAFPΔK、AnAFPΔN和AnAFPΔS的BX04菌株平均增殖倍数与转化AnAFP基因全长CDS的BX04菌株差异不显著。然而,转化缺失A结构域突变序列AnAFPΔA的BX04菌株平均增殖倍数与转化空白载体的阴性对照差异不显著。由此说明,冰晶结合域A结构域是AnAFP异源提高大肠杆菌耐热性和耐冷性的关键功能域。（2）转化缺失A、K、N、S结构域突变序列AnAFPΔA、AnAFPΔK、AnAFPΔN和AnAFPΔS的拟南芥Kn S型脱水蛋白（AT1G54410）基因突变体athird11的T3代株系,在46℃热激处理3 h再经2周恢复后全部死亡,与未转化的对照相同。然而,转化AnAFP基因CDS全序列的T3代株系则有少数植株存活。由此说明,AnAFP基因的异源表达可在一定程度上提高拟南芥的耐热性,AnAFP蛋白的4个结构域均与其耐热功能有关,缺失A、K、N和S结构域中任意一个,均会导致耐热功能的丧失。（3）亚细胞定位结果表明,缺失A和S结构域的突变体与全长AnAFP蛋白一样,都定位于细胞质和细胞核。然而,缺失K结构域的突变体只定位于细胞核,缺失N结构域的突变体只定位在细胞质。由此说明,K和N结构域的缺失改变AnAFP蛋白的亚细胞定位。（4）Y2H结果表明,全长AnAFP蛋白及其缺失A、N、S结构域的突变体与AnICE1蛋白均不互作,只有缺失K结构域的AnAFPΔK突变序列才与AnICE1蛋白存在互作关系。由此说明,AnAFP蛋白的K结构域妨碍其与AnICE1蛋白的互作。（5）RT-qPCR结果表明,AnICE1、AnCBF和AnAFP基因的表达响应高温胁迫的趋势相似,均表现为先升高再降低然后再升高。cDNA文库筛选及Y2H验证结果,AnAFP还可能与下游的3-磷酸甘油醛脱氢酶A亚基AtGAPA互作。这些结果说明,AnAFP基因在高温胁迫下的上调表达,很可能也受ICE1-CBF-COR信号转导通路的调控,调节下游的多种生理生化过程。综上所述,AnAFP异源表达可提高大肠杆菌的耐热和耐寒性、提高拟南芥的耐寒性,并且A结构域是其能抵御温度胁迫的关键功能域,其他结构域的功能也是不可缺少的。