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利用水稻启动子捕获系筛选启动子的研究

刘次桃  
【摘要】: 启动子捕获载体的T-DNA片段靠近右边界(或左边界)带有一个无启动子的报告基因,报告基因不能表达,只有当T-DNA插入植物基因启动子下游且方向正确,与被插入的基因构成融合基因,才可能表达,这时报告基因的表达模式可能反映了捕获基因的表达模式。因此,启动子捕获系成为鉴定新基因及其启动子强有力的工具。本研究以福建省农业科学院农业遗传工程重点实验室构建的含GUS报告基因水稻启动子捕获系为材料,通过GUS活性检测分析了部分水稻启动子捕获系中gus基因的表达特征,同时获得了具有GUS表达活性的启动子捕获系T-DNA插入位点的侧翼序列,并对其中一个茎叶特异性表达启动子通过遗传转化进一步研究了其表达特征进。主要结果为: 在不同发育阶段(苗期、分蘖期、抽穗期),对940个水稻启动子捕获阳性克隆植株的不同组织器官(根、茎、叶、花、种子)进行了GUS表达活性分析,结果发现有26个水稻启动子捕获克隆植株能检测到GUS表达活性,启动子捕获效率约为2.77%。其中根、茎、叶、种子和茎叶特异性表达启动子16个,多器官或组成型表达启动子10个。 为了了解上述gus基因有表达的26个植株中T-DNA插入位点信息,利用TAIL-PCR技术扩增了它们的侧翼序列,获得了其中22个植株中的25个T-DNA插入位点侧翼序列,有3个转基因植株获得了2个T-DNA插入位点侧翼序列。插入位点序列信息分析发现:有18个T-DNA插入到基因内,2个明显插入基因启动子下游,5个插入基因之间或依据注释信息难以确定。 基于启动子捕获系中gus基因的表达特征结合预测软件分析插入位点序列信息,我们选择了一个表达较强,且为单拷贝插入的可能为水稻茎叶特异表达的启动子(P8513)构建了与gus报告基因融合的表达载体。该载体转基因明恢86和日本晴的苗期均主要在茎和叶中检测到gus基因的表达,这些特征与w8513启动子捕获系苗期报告基因的表达模式相似,转基因植株分蘖期和灌浆期的分析尚在进行中。这些研究的完成将进一步证明利用水稻启动子捕获系筛选水稻启动子,特别是一些适用植物基因工程的组织或器官特异性表达启动子可能是可行的。


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