水稻是我国重要粮食作物,其产量和品质受病虫害影响较大,因而提高水稻抗虫、抗病能力非常必要。随着转基因技术的不断发展,启动子作为基因工程中表达载体的重要组成部分得到的关注也越来越多。利用褐飞虱诱导型启动子驱动抗性基因在水稻中表达,使抗性基因在褐飞虱取食时高效表达,不仅可以避免因组成型表达造成的能量过度消耗而且增强了水稻的抗褐飞虱能力。利用双向启动子驱动两个抗性基因同时在水稻中表达,可以使水稻同时具备两种抗性,而且可以避免因使用多个同源启动子造成的基因沉默现象。本研究分离克隆了4个水稻褐飞虱诱导型启动子,并对其进行了功能验证;同时克隆了4个水稻双向转录基因对之间的序列并验证其双向转录功能。主要结果如下:1.以本室李昌焱博士等褐飞虱接种水稻的芯片数据为基础,经RT-PCR验证后挑选了4个受褐飞虱取食诱导上调表达的基因,利用PCR法以褐飞虱高抗品种RH的基因组DNA为模板分离克隆了这4个基因的启动子,分别命名为PYM1、PYM2、PYM4、PYM5。2.将这4个启动子分别连接启动子功能分析载体p DX2181转化至粳稻品种中花11,对启动子PYM1、PYM2、PYM4、PYM5的转基因植株进行阳性检测及拷贝数检测。转基因阳性植株经褐飞虱取食和针刺处理后,通过real-time PCR检测GUS基因的表达量,结果表明4个启动子针刺和褐飞虱取食后都上调表达,表明这些启动子均具有诱导特性。3.PYM1的本底表达水平较高,针刺和接褐飞虱处理后GUS染色结果差异不明显,针刺处理后平均上调2.04倍,受褐飞虱取食平均上调2.35倍。PYM2和PYM5的本底表达水平较低,针刺处理后GUS染色变化不明显,接褐飞虱处理后变化显著。PYM2针刺处理后平均上调1.83倍,受褐飞虱取食平均上调2.09倍。PYM5针刺处理后平均上调1.36倍,受褐飞虱取食平均上调6.07倍。这三个启动子在转基因抗虫育种中具有良好的应用价值。PYM4本底表达水平低,GUS染色无变化,针刺处理后平均上调2.37倍,受褐飞虱取食平均上调1.50倍。4.利用生物信息学技术从水稻中筛选出4对双向转录基因对,利用PCR法以明恢63基因组DNA为模板分离克隆了这4个基因对的启动子,分别命名为BDP1、BDP3、BDP4、BDP5。将这4个启动子以正反两个方向分别连接到插入启动子功能分析载体p DX2181,转化粳稻品种中花11并获得转基因阳性植株。GUS染色结果表明BDP1为胚乳特异双向启动子,BDP3、BDP4和BDP5也具有双向转录功能。5.对启动子BDP1距离转录起始位点较短的一端向下游延伸123 bp,命名为BDP2,以正反两个方向插入启动子功能分析载体p DX2181转化中花11(分别命名为BDP21和BDP22)。转基因阳性植株的GUS染色结果表明BDP2的表达模式不变,且两端表达水平均高于BDP1。