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目前就种植面积和产量而言,玉米是我国乃至世界第一大粮食作物。随着人口的不断增长,进一步增加玉米种植面积,充分发挥其碳四植物的高产优势,对保障粮食安全具有重要意义。然而,玉米起源于热带,对低温较为敏感,限制着玉米种植生长区域的进一步扩大。通过转基因技术,转化利用其他物种的抗冻基因,是改良和提高玉米抗寒、抗冻性的有效途径。抗冻蛋白是寒冷地区的动物、植物为适应低温环境而产生的一类多肽,其作用能抑制冰晶生长,以非依数性形式降低水溶液的冰点,而不改变其熔点的。矮沙冬青为我国西北荒漠唯一常绿阔叶灌木,主要分布于常年干旱,极端温度达-30℃到40℃的西天山与昆仑山结合部。本研究用前期克隆和功能验证的矮沙冬青抗冻蛋白基因AnAFP构建单子叶植物表达载体PTU-An4FP,农杆菌介导法转化玉米愈伤组织,对再生植株及株系进行分子检测和抗冻表型鉴定。结果如下:1、将矮沙冬青抗冻蛋白基因AnAFP插入pTF101.1质粒,构建成单子叶植物表达载体pTU-AnAFP。2、取玉米自交系18-599未成熟幼胚诱导培养愈伤组织,农杆菌介导法转化表达载体pTU-AnAFP,经筛选、分化、再生和PCR检测,获得1株T0代阳性植株。3、对T1代株系的PCR和Southern检测证明,AnAFP基因可能同时插入玉米同源染色体两个非等位位点,T1代即表现形状不分离。4、将T1代株系及对照的幼苗置于0℃低温环境胁迫处理24 h,然后室温下解冻,观察表型变化。野生型玉米对照植株叶片萎蔫,严重失水,而转基因阳性株系表现正常。5、实时荧光定量PCR检测表明,AnAFP基因在T1代株系中异源表达,且响应低温胁迫。上述结果表明,矮沙冬青抗冻蛋白基因AnAFP具有很好的抗冻功能,在玉米中异源表达可明显抗高其抗寒、抗冻性。