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植物基因功能研究和转基因植物新品种研发,通常需要将多个基因构建在一个表达载体上转入植物体,获得聚合多个目的基因的复合功能转基因材料。但是,每个功能基因通常要各自拥有独立的调控元件系统,导致T-DNA区过长,增加了载体构建的复杂性和遗传转化难度。所以,在实际应用中,如何构架最小的植物表达载体,而装载最多的功能基因是转基因植物研究中的一个重要技术环节。通常情况下,拟转化的目标功能基因长度是不可改变的,为保持尽可能小的T-DNA区,可以改变的只是多克隆位点内的调控元件部分。这样,选用更少的调控元件是植物表达载体设计的重要考量之一。双向启动子存在于自然生物中,是一种在其启动子序列的两个方向上都具备驱动功能基因表达的调控序列,它的发现为利用更少的调控元件完成多基因聚合提供了新的研究理念和原始素材。目前,关于双向启动子的研究仅停留在对其两侧驱动报告基因的定性检测,双向启动子在玉米中的异源驱动功能和启动效率的研究尚未见报道。本研究以从拟南芥基因组中克隆的双向启动子K9I9为研究对象,以gus为报告基因,构建植物表达载体,转化玉米,gus检测转基因玉米幼胚。初步结果显示,K9I9在玉米中可以驱动报告基因转录。进一步,将K9I9与抗鳞翅目昆虫基因cryNGc和抗除草剂基因epsps共同构建双向启动表达载体cryNGC::K9I9::epsps,载体中筛选标记基因为2×35S::bar,遗传转化共获得T0世代5个转化事件25株转基因玉米新材料,以此为基础,评估K9I9在转基因玉米中的双向启动功能。RT-PCR结果显示,T0和T1代转基因玉米中,K9I9两侧的外源基因均可以正常表达;Realtime-PCR和生物信息学分析结果显示,K9I9启动子的启动效率是2×35S::bar的13.1%-70.0%,K9I9对两侧功能基因的启动效率分别为cryNGC 3.25×106 copies/μl和epsps 17.4×106 copies/μl;生物信息学分析显示,K9I9序列正反两个方向上存在常规调控元件数量和种类的差异。综上,双向启动子K9I9可以在玉米中发挥双向启动功能,但影响双向启动效率的原因有待深入研究,目前的实验结果认为拟南芥K9I9启动子可以在玉米中应用。