植物人工启动子研究进展

启动子是基因的一个重要组成部分,能控制基因表达的时间和程度,是调控基因表达的关键因子。植物遗传学技术的进步为使用人工启动子定向调控转录活性提供了平台。综述了植物基因工程中非生物逆境人工启动子、病原诱导人工启动子、人工双向启动子方面的研究进展。

尾叶桉叶组织中8个人工启动子转录特性

理想病原诱导型启动子可准确调控抗病基因的时空表达,在植物抗病基因工程中起着关键作用。将4个病原诱导元件F-box、S-box、Gst1-box、W-box和Mini35S片段组合得到8个人工病原诱导启动子(synthetic pathogen-inducible promoters,SPIP),按元件排列顺序命名为,FSGW、FSWG、GWFS、GWSF、SFGW、SFWG、WGFS、WGSF。再用其分别替换pBI121中控制gus表达的35S启动子得到重组质粒后导入农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)GV3101。用农杆菌渗入法转化尾叶桉(Eucalyptus urophylla)叶盘,12 h后用GUS染色法检测启动子本底活性。其余叶盘用水杨酸,青枯菌,疫霉菌孢子诱导处理12 h后,提取总RNA、反转录得cDNA,通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,qPCR)检测人工启动子的诱导转录特性。GWFS和SFWG对应的叶盘GUS染色较为明显,本底活性相对较高,其余6个启动子本底活性较低,对应的叶盘不着色或着色浅。设CaMV35S的转录活性为1,qPCR结果显示:受水杨酸诱导时,GWSF和SFWG活性升高明显,分别为0.931和1.362;受青枯菌诱导时,WGFS活性升高到0.945;受疫霉菌孢子诱导时,GWFS、SFGW和WGFS活性升高明显,分别为2.030、1.979和2.351。结果表明:病原诱导元件的排列组合显著影响人工启动子的转录特性;8个启动子中WGFS具有本底低、诱导活性相对较高的优点,将其进一步优化后可应用于植物转基因抗病育种。