产生抗冻蛋白(antifreeze proteins,AFPs)是大多数昆虫抵抗低温的一个重要策略。为给黄粉虫Tenebriomolitotr耐寒机理研究提供参考,本研究采用RT-PCR、5’RACE和3’RACE法克隆了黄、黑两种色型黄粉虫幼虫的抗冻蛋白基因Tm-afp,分析了其基因序列及所编码的氨基酸序列,并检测了其在这两种色型间的mRNA水平差异。结果表明:从黄、黑两种色型黄粉虫幼虫克隆出的Tm-afp cDNA全长分别为579bp和588bp,它们包含一个20bp的5’端非翻译区、一个402bp的开放阅读框和一个变异较大的3’端非翻译区,其碱基序列一致性为95%。由于这两个抗冻蛋白基因编码的蛋白成熟肽存在两个氨基酸差异:第35位(D→E)和130位(T→S),因此将其判定为黄粉虫抗冻蛋白基因Tm-afp的两个异构体,并分别命名为Tm-afp-1和Tm-afp-2。Tm-afp-1和Tm-afp-2编码的抗冻蛋白异构体(分别为Tm-afp-1和Tm-afp-2)信号肽之间有3个氨基酸差异:第2位(G→A)、9位(S→T)和27位(Y→N);其成熟肽的第一个氨基酸为谷氨酰胺,含8个高度保守的12aa短串联重复序列,每个重复序列的第2位和第8位为半胱氨酸。此外,Tm-afp-1和Tm-afp-2均属富含苏氨酸和半胱氨酸的昆虫抗冻蛋白,其二级结构均由大量的β-折叠和无规则卷曲组成,三级结构为8个特殊的右手β-螺旋,每一圈螺旋由12个氨基酸组成;在β-螺旋的一个侧面规则排列着由保守XCT形成的β折叠片层。同时,低温可以诱导黄、黑两种色型黄粉虫Tm-afp的表达,但长时间低温诱导下黑色型黄粉虫幼虫的Tm-afp表达量显著高于黄色型黄粉虫幼虫Tm-afp表达量。结果提示,黄粉虫种内不同色型间,抗冻蛋白基因Tm-afp可能存在多种异构体,并且黑色型黄粉虫Tm-afp比黄色型黄粉虫Tm-afp对低温的应答更强烈。这一研究结果为进一步探索黄粉虫的耐寒性机理提供了有益参考。