拟南芥中人工启动子GWSF转录特性及乙烯诱导活性分析

理想的病原诱导型启动子可用来精确调控抗病基因的时空表达,消除转基因中的副作用。选用Gst1-box、W-box、S-box、F-box元件和CaMV minimal 35S启动子设计长度为374 bp的人工启动子GWSF。用GWSF替代p BI121中调控gus基因的CaMV 35S启动子后,将重组质粒导入农杆菌GV3101,并通过花序浸泡法得到转GWSF:gus拟南芥。以T_4代植株为材料,GUS染色发现GWSF本底表达低,受疫霉菌、青枯菌及抗病信号分子水杨酸的诱导,但不受非致病菌大肠杆菌和逆境激素脱落酸(ABA)的诱导。序列分析发现,GWSF含有乙烯应答元件(ERE)。用乙烯处理T_4代转基因植株,通过实时荧光定量PCR(qPCR)检测GWSF的乙烯诱导活性。当乙烯浓度为0.2 mmol·L^(-1)时,GWSF转录活性最高,达到CaMV 35S的11.33倍。结果表明,GWSF是较为理想的植物病原和乙烯诱导型启动子,具有本底表达低、诱导因子广、启动表达快、诱导效率高等优点,可用于植物转基因抗病育种。

三种单子叶植物叶组织中GWSF诱导转录特性

理想病原诱导型启动子的应用在植物抗病基因工程中非常重要。本研究以高粱、玉米和小麦为材料,检测人工病原诱导型启动子GWSF在单子叶植物叶组织中的诱导转录特性,寻找理想病原诱导型启动子。用GWSF替代pBI121中调控gus基因的CaMV35S启动子构建重组质粒,导入农杆菌(Agrobacterium tumefaciens) GV3101;通过农杆菌渗入法转化高粱、玉米和小麦12 h后,用水杨酸,青枯菌,疫霉菌孢子诱导处理12 h,本底表达用无菌水处理12 h;最后用GUS染色法和实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR, qPCR)检测GWSF的转录特性。GUS染色结果显示:GWSF在三种植物中都具有本底低、受水杨酸,青枯菌,疫霉菌孢子诱导的特性。设CaMV35S的转录活性为1,qPCR结果为:GWSF在高粱中本底水平为0.67,受水杨酸,青枯菌,疫霉菌孢子诱导时,转录活性明显升高,分别为:2.53、0.87、7.33;玉米中本底水平为0.11,受水杨酸,青枯菌,疫霉菌孢子诱导时,转录活性分别为:1.92、0.19、2.06;小麦中本底水平为0.13,受水杨酸,青枯菌,疫霉菌孢子诱导时,转录活性分别为:0.69、0.45、1.16。结果表明,GWSF在三种单子叶植物叶组织中具有本底低、诱导因子广、诱导活性高的特性,是较理想的人工病原诱导型启动子,可应用于单子叶植物转基因抗病育种。