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通过基因工程技术,将目的基因片段在特定的组织中以一定的表达量表达,以提高作物产量与品质,以及作物对盐碱、干旱等非生物胁迫与病、虫害等生物胁迫的抗性等,已成为现在作物品种改良的一种重要手段。而如何控制目的基因片段在特定时期、特定组织中高效表达,是目前限制基因工程技术在作物遗传改良中更有效应用的重要因素。因而,作为组织特异性基因表达调控关键元件之一的启动子的获得已成为作物基因工程改良中亟待解决的问题。
玉米emb5基因启动子长1653bp,至今也未对它进行详细的结构功能研究。我们此前曾通过对emb5启动子5-缺失实验分析表明-1653bp~-1143bp区域(P1)和-523bp~-331bp区域(P2)可能含有增强基因表达的元件,在此研究基础之上,本研究进一步深入分析了P1与P2区域的结构与功能,并系统分析了emb5启动子中的保守元件CNNGTGT的功能,从而为通过系统改造获得一个启动活性更强、序列长度更短、具有广泛应用价值的胚特异性启动子奠定基础。
通过对拟南芥萌发时期幼苗和开花后12天的胚进行GUS组织化学染色和荧光定量测定,结果表明:
(1)emb5启动子中调控区域P1-1(-1653bp~-1386bp),P1-2(-1385bp~1143bp),P2(-523bp~-331bp),具有增强启动子胚特异转录活性的调控元件。
(2)保守序列CNNGTGT是增强emb5启动子胚特异转录活性的调控元件,具有方向性,反向保守元件(5-ACACNNG-3’)比正向保守元件(5’-CNNGTGT-3’)活性高。
(3)随着(5-CNNGTGT-3)保守元件重复次数的增加,不论正向还是反向,转录活性都随之增强。