半夏,Pinellia ternata(Thunb.)Breit,天南星科半夏属多年生草本植物,块茎可入药,是我国常用中药之一,2015年最新药典记录其有湿痰寒痰,咳喘痰多,痰饮眩悸,风痰眩晕,痰厥头痛,呕吐反胃,胸脘痞闷,梅核气;外治痈肿痰核等功效。半夏凝集素为半夏中提取分离出的一种具有高度专一性凝结甘露糖的蛋白,常与草酸钙晶体伴生,或佚散于细胞粘液中。根据现有报道,半夏凝集素也具有抗肿瘤作用,糖基识别作用,免疫应激和免疫刺激作用,等。当前半夏凝集素的研究主要集中在四个方面:1,半夏凝集素的结构,功能,以及提取和分离纯化的方法;2,半夏凝集素的生物反应器高效表达与变构半夏凝集素的表达;3,半夏凝集素的抗肿瘤研究,包括其抗肿瘤机制,抗肿瘤细胞范围,抗肿瘤佐剂效应,抗肿瘤活性等等;4,半夏凝集素的转基因抗虫研究,抗菌研究,以及半夏凝集素的抗虫机制和机理。本实验以组织培养为基础和实验体系,研究半夏在非生物胁迫下的生理周期的改变,包括半夏的倒伏,恢复,块茎的成熟,探讨其潜在的抗逆基因和调控方式;然后分析和克隆了半夏凝集素基因,并参考其保守区域,设计了若干个单点突变和双点突变,估测其凝集糖基的潜在位点,并改造其前段信号肽,和后部的半胱氨酸位置,设计了类似的环肽结构,也根据半夏凝集素序列设计RACE扩增,用以后续的基因沉默,启动子,终止子的研究;最后,建立了浮萍生物反应器体系,并尝试转化了半夏凝集素。实验发现,6-BA 3.5 mg/L适宜半夏珠芽的萌发,NAA 0.5 mg/L适宜半夏根的萌发,半夏珠芽的分化需要光照的参与,暗培养下2,4-D 1.0 mg/L适宜于半夏愈伤组织的分化。实验中通过对野生浮萍的驯化,建立起浮萍生物反应器,将半夏基因转入浮萍,并能检测出相应基因。本实验构建的多组突变基因可用于后期检测半夏凝集素的活性位点,通过分析突变半夏凝集素的活性,和对甘露糖的专一性,判定保守序列是否为甘露聚糖结合位点,而RACE片段的合成有益于半夏凝集素基因的沉默与过表达从而来判断半夏凝集素于半夏植株的生理功能的相关性,而浮萍反应器的建立,对同比其他蛋白的生物反应器表达起到了起始作用,为后续浮萍生物反应器高效表达其他产物,培养基优化,高效转化等研究奠定了一定的基础。