玉米雄穗特异性启动子分离与鉴定

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植物在生长发育的不同阶段及其与环境的互作过程中,结构和形态会发生极大的变化。这些变化是由一系列基因在特定组织、特定时间表达所控制,完成精准调控的“开关”就是表达部位专一性的组织特异性启动子。利用组织特异性启动子可以调控目的基因表达,改良农作物性状、提高产量,因此对组织特异性启动子的研究具有重要的理论意义和应用价值。玉米是我国重要的粮饲兼用作物,也是杂种优势利用最成功的作物之一,但是可用于作物性状精准改良的玉米组织特异性启动子却少有报道。鉴于此,本研究目的在于分离鉴定玉米组织特异性启动子,为培育转基因玉米提供有效工具,主要获得如下结果:1)生物信息学整合分析本实验室的B73自交系玉米1696对双向转录本信息数据及他人发表的玉米56958个转录本在79个组织中分布数据,得到1696对基因对在79个组织中的分布数据。筛选获得在玉米雄穗中组织特异性和相对表达量均较高的三对基因对(GP665、GP950、GP986);2)Plant CARE分析表明:pGP665、pGP950、pGP986序列至少含有CAAT-box或TATA-box的一种,三者均含Me JA响应元件TGACG-motif,其中pGP665和pGP986还含有CGTCA-motif和未知序列CTCC。除此以外,pGP665和pGP950含有光响应元件G-box、GT1-motif、CATT-motif等,推测3个基因对之间的序列具有双向启动子的功能;3)克隆pGP665、pGP950、pGP986间的序列,利用GFP和GUS构建双报告基因表达载体,转化玉米得到稳定转化植株。全株检测表明:未见明显GFP荧光,在未成熟的小穗对组织有GUS染色,其中pGP665染色在小穗对穗柄、原基及外稃三个部位,pGP950在小穗对原基部位,pGP986在小穗对原基和穗柄部位;4)将雄穗分为未成熟小穗对(ISP)和未成熟雄穗(IT)两部分,提取其总蛋白和RNA,GUS活性检测和q RT-PCR显示,未成熟小穗对GUS活性和原下游基因表达量均高于未成熟雄穗;综上所述,分离鉴定得到三个雄穗特异性启动子pGP665-2、pGP950-2、pGP986-2,证实其在未成熟的小穗对组织特异表达;基因对之间的序列无双向启动子功能。
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