双向启动子作为一种特殊的启动子,在多种不同基因组大小的生物体中广泛存在,包括细菌、酵母、哺乳动物和植物等。然而,关于植物来源的单个内源双向启动子的研究却很少。鉴于双向启动子在多基因表达应用中的巨大潜力,所以克隆和鉴定种子特异性双向启动子并研究其对基因调控的机理具有重要理论意义和应用价值。这些鉴定的双向启动子可为在玉米和单子叶植物中进行基因堆积和代谢工程生物技术提供启动子资源。另外,获得具有我国独立自主知识产权的种子特异性双向启动子,为我国玉米生物技术育种产业的发展提供技术和物质储备。本文的主要结论:1.克隆鉴定了一个可以应用于农业生物技术的玉米胚特异性双向启动子PzmBD1,另外通过全面剖析双向启动子序列与相应的实验验证后,提出了一个双向启动子转录调控模型。2.以PZmzD1为基础,通过向其序列特定位置融合胚乳特异性顺式作用元件形成8个嵌合启动子,其中6个是具有不同表达强度的胚特异性双向启动子和两个种子特异性双向启动子。3.初步建立了一个基于双向启动子和2A连接肽的玉米多基因表达体系,从而为以玉米籽粒为生物反应器生产重要活性蛋白或其他次级代谢产物和复杂代谢途径的同源重组或异源重构提供方法学和技术支撑。