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冰核細菌的分子生物學特徵
冰核基因
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研究表明冰核細菌的冰核活性是其所攜帶的冰核基因所賦予的，該基因的缺失將導致冰核活性的完全喪失，冰核基因較小，長度在4。0-7。5kb左右，有高度的重複性，由一系列的24、48、144個核苷酸重複單位組成，這一有規律的重複可能是將水分子排列成冰網格（icelattice）而發生冰核作用的原因。目前已經分離並測序的冰核基因（唐朝榮等，2002；Orseretal。，1982；Turneretal。，1991；Dawnetal。，1992；Amyetal。，1998；趙廷昌等，2001；陳慶森等，2002）。
冰蛋白
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冰核細菌的冰核活性物質的主要成分是一種蛋白質（Anupametal。，2004；Watanabe，etal。，1998；Steffenetal。，2001；Bassietal。，2000），是一種糖脂蛋白複合物，研究表明各種具有冰核活性因子表型的細菌其誘導表達的冰核蛋白有相同的一級結構，由三個結構域組成：疏水N-末端結構域約佔15%，親水的C-末端結構域約佔4%，中心重複的結構域佔81%，它由AGTGSTLT構成的8肽重複序列構成，該蛋白富含Ala、Gly、Ser、Thr從而表現出良好的親水特性。
冰核細菌的應用
冰核細菌也是一類重要的生物資源，它可應用於人工造雪製冰、食品保鮮及冷凍濃縮、促凍殺蟲、構建細菌細胞表面展示系統、病原微生物的高敏檢測、報告基因等方面。
（1）人工降雪
WoerpelMD於1980用冰核細菌研製成功了冰蛋白人工降雪催化劑並申請了專利，1985年由美國的一家公司生產出了名為Snomax（Ward，1989）的冰蛋白人工降獨特的N-末端結構域（15%）中心重複結構域（81%）獨特的C-末端結構域（4%）容易斷裂的部位疏水端（與細胞膜結合部位）高度親水中心親水端AGYGSTLTAGYGSTLTAGYGSTLTAGYGSTLTAGYGSTLT×N（48肽）×3AGYGSTLTAGYGSTLT（16肽）×2AGYGSTLT（8肽）圖2典型的細菌冰核蛋白一級結構示意圖（Watanabe，1998）Fig。2SketchmapoftheproteinofINAbacteria17雪催化劑，在美國的18個滑雪場中使用效果良好。使用冰蛋白降雪催化劑在-2℃～-3℃就能造雪，提高了造雪溫度，不但節省了能源還延長了造雪季節。日本三菱公司將Snomax引進後，有2835個滑雪場使用，使其市場銷售達100億日圓，從1996年起歷屆冬奧會都使用Snomax人工降雪。
（2）食品保鮮及冷凍濃縮
冰核細菌可在零下較高的溫度迅速促進冰晶的生成，形成較大尺寸的冰晶，可最大限度保持食品原料中芳香組分和營養成分的特徵，又能降低使結晶所需能源的成本和分離操作的費用（胡卓炎，2000；趙廷昌，2001）。日本已經研製出X。campetrisINXC-1應用於食品加工中（Watanabe，1994；Kumeno，1994）。
（3）促凍殺蟲
昆蟲體重的60～80%由水分組成，Strong-Gunderson（1990）等用INA細菌飼餵昆蟲，發現INA細菌能提高昆蟲的結冰溫度。我國學者孫福在（1997）用INA細菌飼餵光肩星天牛和棉鈴蟲發現能使其的結冰溫度提高7～13C。因此，可用冰核細菌來提高害蟲的過冷卻點，促進蟲體結冰而凍殺害蟲。日本學者Watanabe（2000）等用冰核細菌基因成功構建了促凍殺蟲基因工程菌，我國學者唐朝榮（2003）也成功構建了兩個促凍殺蟲基因工程菌Enc181ice和Enc2022ice
（4）構建細菌細胞表面展示系統
（BacterialCellSurfaceDisplay）細菌細胞表面展示是指利用合適的外膜錨定基團來實現異源蛋白在細菌細胞表面的活性表達。冰核細菌的冰蛋白（INP）是一種外膜蛋白，其C-端暴露在細胞外膜上，因此融合到冰蛋白C-端的外源蛋白即位於細胞表面上。由於INP具穩定性和抗DNA重排等特性，INP被視為一種在細菌細胞表面展示上的應用理想的錨定基團（Kim，1999；Jung，1998）。
（5）病原微生物的高敏檢測
細菌INA基因可用於檢測食品和水質中的沙門氏菌，Wolber（1993）將冰核基因整合到對沙門氏菌具特異性的噬菌體中，然後將改造後的噬菌體加到待測的食品或水源樣品中，經培養後測定冰核活性。該檢測方法快捷、靈敏，在107個雜菌中含10個沙門氏菌或1ml水中含10個沙門氏菌時就可檢測到。
（6）報告基因
冰核基因是冰核細菌中編碼冰核活性蛋白的基因，克隆的冰核基因可在非冰核生物中表達，透過測定冰核活性檢測冰核基因的表達，並可根據冰核活性的大小來確定冰核基因表達的強弱，根據這一特點，冰核基因可作為報告基因。主要應用於病原微生物檢測、植物-微生物互作研究、營養元素利用研究等領域（趙廷昌，2002）。
（安根團隊摘自黃曉琴：山東茶樹冰核細菌的分離、鑑定及其與霜凍害關係研究）
