作为非生物胁迫之一的低温因子,影响并危害植物的生长及其繁衍规模。探究植物抗冻分子机制,挖掘抗冻相关基因,对于植物抗逆遗传改良,促进植物更好的适应低温环境具有重要的意义。本研究基于课题组前期的研究,从两个松树树种美国花旗松和华北落叶松中克隆出青杆云杉抗冻基因PicW的同源基因PmCAP和LpCAP,氨基酸一致率分别为77%和71%。PmCAP基因编码区序列长为576 bp,预测其可编码191个氨基酸,等电点为5.39;LpCAP基因编码区序列长为687 bp,可编码228个氨基酸,等电点为5.44。PmCAP、LpCAP和PicW均含有脱水素类蛋白特有的K片段重复单位,蛋白成分中含有大量疏水氨基酸如Lys、Ala、Thr等。二级结构主要包括α-螺旋和无规则卷曲组分,蛋白空间结构稳定性好。将基因PmCAP、 LpCAP分别导入大肠杆菌,经IPTG诱导目的蛋白表达后,转基因菌株在-5。C培养生长的半致死率时间介于50-54h之间,而对照组菌株半致死率时间为32 h；转基因菌株在-20℃培养生长的半致死率时间介于38-41 h之间,而对照组菌株半致死率时间为25 h,并且LpCAP抗冻性好于PmCAP。进一步提取纯化抗冻蛋白,利用DSC法测定PmCAP和LpCAP抗冻蛋白的热滞值分别为0.27和0.72,显著高于参考组系牛血清白蛋白(BSA)的0.05。研究结果得出,克隆的两个松树基因均具有较好的抗冻性能,可以用作植物抗冻分子育种研究资源。