近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物代謝調(diào)控與營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)有關(guān)玉米雙向啟動(dòng)子的研究取得新進(jìn)展,相關(guān)結(jié)果于6月8日在線發(fā)表于國(guó)際植物學(xué)知名刊物《實(shí)驗(yàn)植物學(xué)雜志(Journal of Experimental Botany)》。
據(jù)介紹,雙向啟動(dòng)子是同時(shí)啟動(dòng)其兩端的結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄的一類特殊啟動(dòng)子,在多基因表達(dá)中具有獨(dú)有的優(yōu)勢(shì),同樣數(shù)量的啟動(dòng)子可以驅(qū)動(dòng)更多的基因表達(dá),避免多基因串聯(lián)的載體及轉(zhuǎn)錄本過(guò)大或重復(fù)利用同一個(gè)啟動(dòng)子帶來(lái)的基因沉默、基因表達(dá)不同步等問(wèn)題。
該成果首先分析一對(duì)雙向基因ZmDef1/ZmDef2的表達(dá)譜,初步確定了其啟動(dòng)子的特性,并克隆出兩個(gè)基因翻譯起始位點(diǎn)上游的2.0 kb基因組序列作為潛在的單向啟動(dòng)子PZmDef1/PZmDef2,以兩個(gè)基因翻譯起始位點(diǎn)之間的635 bp 基因組序列作為潛在的雙向啟動(dòng)子PZmBD1。隨后,分別構(gòu)建在單向和雙向啟動(dòng)子下游融合報(bào)告基因GUS,在雙向啟動(dòng)子兩端分別融合GUS和GFP兩個(gè)報(bào)告基因的表達(dá)載體,通過(guò)玉米幼胚瞬時(shí)表達(dá)結(jié)果表明克隆的基因組序列均具有啟動(dòng)子的功能。進(jìn)而通過(guò)玉米穩(wěn)定轉(zhuǎn)化結(jié)果證明GUS和GFP重現(xiàn)了內(nèi)源基因ZmDef1/ZmDef2的表達(dá)模式,證實(shí)了單向啟動(dòng)子PZmDef1/PZmDef2是胚特異性啟動(dòng)子,而PZmBD1則是一個(gè)胚特異不對(duì)稱雙向啟動(dòng)子。對(duì)PZmBD1進(jìn)行全面的缺失分析后發(fā)現(xiàn)一些順式作用元件互作調(diào)控啟動(dòng)子的強(qiáng)度和轉(zhuǎn)錄方向并提出了雙向啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄表達(dá)調(diào)控的模型。
該項(xiàng)研究由自然科學(xué)基金和轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)資助,生物所博士后柳小慶博士為文章第一作者,林敏研究員和陳茹梅研究員為通訊作者。相關(guān)工作已經(jīng)取得系列成果,申請(qǐng)專利5項(xiàng),相關(guān)研究結(jié)果于2014年分別發(fā)表在《植物生物技術(shù)雜志(Plant Biotechnology Journal)》和《BMC基因組學(xué)(BMC Genomics)》。這些成果將為植物代謝調(diào)控研究開(kāi)拓新途徑,為我國(guó)的生物技術(shù)育種提供自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的表達(dá)調(diào)控元件。(通訊員 崔艷)
文章鏈接: http://jxb.oxfordjournals.org/content/early/2016/06/07/jxb.erw226.long#xref-corresp-1-1