发菜是一种极端环境下生长的陆生蓝藻,对逆境具有极强的适应力,因此是抗逆性研究中一种典型的植物资源,对其抗逆性研究具有重要的意义。目前人们对发菜适应极端环境的研究已经受到人们的广泛关注,但是还没有突破性的进展。本研究以发菜这一具有很强抗逆性的丝状蓝藻作为研究材料,应用基因工程技术,从发菜中克隆得到合成海藻糖途径的一个重要酶:麦芽寡糖基海藻糖水解酶MTH,转入大肠杆菌中进行重组表达,并对蛋白进行了纯化和酶活测定。同时,通过干旱和盐胁迫发菜,检测其MTS和MTH酶的表达量及相同条件下海藻糖和蔗糖的含量情况。得到以下结果和结论:　　 首先通过设计简并引物,从发菜(Nostoc flaglliforme)中克隆出MTH的基因TreZ,对该基因序列测序表明开读框全长1848 bp,编码的蛋白质有615个氨基酸。　　 通过生物信息学分析得到该基因编码的氨基酸序列包含四个麦芽寡糖基海藻糖水解酶的高度保守区域。将该基因在大肠杆菌中进行表达,通过SDS-PAGE检测到在0.5 mM IPTG诱导条件下该基因在大肠杆菌中有很高的表达量,分子质量约为70 kD。所得的重组蛋白经过纯化后,用麦芽六糖作为底物进行酶活反应,能水解麦芽四糖海藻糖为海藻糖。　　 在干旱和盐胁迫下,发菜中的海藻糖和蔗糖的积累量都显著升高,同时麦芽糖基海藻糖水解酶和合成酶的表达量也呈现增加的趋势。　　 综上所述,本实验成功地从发菜中克隆到预测的麦芽寡糖基海藻糖水解酶MTH的基因TreZ,并在大肠杆菌中进行了表达,初步鉴定TreZ基因在大肠杆菌中表达的产物具有海藻糖水解酶活性,同时也证明了海藻糖和蔗糖在发菜的抗干旱和盐胁迫中都起到了作用。为进一步深入研究发菜中海藻糖的代谢途径,发菜的抗逆生物学研究和海藻糖基因工程发提供一定的理论和研究基础。