谷胱甘肽(GSH)在生物体内具有独特的抗氧化、抗衰老等特性，被广泛用于生化药物、保健品、食品添加剂。谷胱甘肽是在γ-谷氨酰半胱氨酸连接酶(γ-Glutamate cysteine ligase GCL EC：6.3.2.2)与谷胱甘肽合成酶(GS EC：6.3.2.3)催化作用下，由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸合成。本文主要通过RACE-PCR技术克隆了南极冰藻ICE-Lγ-谷氨酰半胱氨酸连接酶基因的全长，将其命名为ICE-LGCL，利用荧光定量PCR检测了该基因在一定时间内经不同温度和盐度胁迫后的差异表达；同时也检测了南极冰藻谷胱甘肽硫转移酶(Glutathione-S-transferase GST EC：2.5.1.18)经不同温度胁迫后的差异表达。另外，对GCL、GST基因还进行了原核表达。　　ICE-LGCL基因全长2199 bp，其中5’非编码区36 bp，3非编码区711 bp，开放阅读框(ORF)1452 bp，编码483个氨基酸，其分子量值预测值(MW)为55.17kDa，理论等电点(pI)为5.97。生物信息学分析显示：ICE-LGCL基因编码的蛋白N末端无信号肽；不存在跨膜区及N-糖基化位点；定位分析ICE-LGCL最可能来源于南极冰藻线粒体；氨基酸序列同源性对比发现ICE-LGCL基因与莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)、水稻(Oryza sativa)、高山离子芥(Chorisporabungeana)、百日菊(Zinnia elegans)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)及莲花(Lotus japonicus)的GCL基因的同源性较高。其中氨基酸与莱茵衣藻线粒体GCL(XM_001701595)同源性最高，一致性达69.98％。　　荧光定量PCR结果显示，GCL、GST在不同胁迫条件后均能表达，且对照组的表达量均基本维持在同一水平。对于温度，GCL基因在0℃时，前24 h表达量缓慢增加，第24 h的表达量达到最大，约正常水平的两倍显著高于对照(P<0.05)；在处理24～72 h期间表达量逐渐下降，第72 h恢复至正常水平以下；14℃时，GCL的表达量只有第6 h时略低于对照组，其他取样点的表达量均约只有对照组的一半；GST基因在0℃时，前12 h的表达量逐渐增大且在12 h时达到最大，约对照组的两倍显著高于正常水平(P<0.05)，后逐渐恢复到对照组水平；14℃时，前12 h的表达量略低于对照组，在24 h后表达量恢复至正常水平并开始增加，36 h达到最大，约对照组的两倍多，显著高于正常水平(P<0.05)，后逐渐减少至正常水平。对于盐度(对照组为33‰)，其中低浓度盐度对GCL基因的表达有一定的促进作用，浓度为11时，前12 h的表达量略低于正常水平，24 h后的表达量恢复至正常水平并逐渐上升且在48 h达到最大约对照组的两倍(P<0.05)，后又降至正常水平之下；浓度为22时，GCL的表达量均高于正常水平，48 h时的表达量达到最大，其中48、72 h的表达量均显著高于正常水平(P<0.05)；浓度为66、99时均抑制GCL的表达，且浓度高时抑制作用稍强。　　同时，我们对ICE-LGCL和ICE-LGST进行了原核表达、Western blot分析，其原核表达重组质粒分别命名为pET-GCL、pET-GST，将其分别导入大肠杆菌BL21进行蛋白的诱导表达。分别优化了重组质粒在BL21中最佳表达的温度、IPTG浓度及诱导时间，最终确定pET-GCL重组质粒的最佳诱导表达条件为：37℃，0.6mmol·L-1IPTG，诱导4 h；pET-GST重组质粒的最佳诱导条件为：37℃，0.2 mmol·L-1 IPTG，诱导4 h。SDS-PAGE结果显示两个重组质粒表达的蛋白均主要以包涵体为主。Western blot结果分别证明所表达的蛋白为γ-谷氨酰半胱氨酸连接酶蛋白、谷胱甘肽硫转移酶蛋白。另外对含有重组质粒pET-GST的大肠杆菌BL21进行了低温耐受性分析，结果显示GST基因在大肠杆菌中的表达在一定时间内可以增强大肠杆菌BL21对低温的耐受性。