玉米DULL1煎Shrunken 1基因启动子的克隆与功能分析

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在植物基因工程中,人们最常用的是组成型启动子启动,该类启动子能驱动外源基因在转基因植物中高效的表达。但是,这样会增加细胞内物质和能量的负荷。所以我们采用组织特异性启动子就能控制外源基因在特定的组织或器中表达。本课题通过生物信息学分析结果,克隆了DULL1和Shrunken 1两个基因的启动子并通过农杆菌介导的水稻遗传转化对其表达特性进行了分析,同时通过筛检法对DULL1基因启动子进行了进一步的分析,确定其活性主要区域,获得如下主要结果:1、通过PCR扩增分别获得DULL1和Shrunken 1基因启动子,通过数据库对这两个基因启动子序列分析,结果发现这两个启动子不仅含有基本的核心顺式作用元件TATA-box,而且DULL1基因启动子还具有决定其在胚乳中特异表达有关的顺式调控元件,如GCN4_motif、Skn-1_motif,均为胚乳表达必须的顺式调控元件。2、将DULL1、Shrunken 1基因启动子与含有GUS报告基因的双元表达载体pCAMBIA1301连接,构成两个新型表达载体,通过水稻遗传转化,分别得到13株和9株转基因植株,经过GUS组织化学染色表明,DULL1基因启动子只在胚乳组织中表达,其他部位均不表达,说明DULL1基因启动子是一个胚乳特异性启动子。Shrunken 1基因启动子在在根、茎、叶、叶鞘、颖壳中表达,在花和胚乳中不表达,说明该启动子是个营养器官特异表达启动子。3、用5’端缺失法将DULL1基因启动子全长缺失,得到四段不同长度的缺失片段,并将其转入水稻,得到阳性转基因植株,经过GUS组织化学染色,缺失片段PDU1-3和PDU1-4只在胚乳中表达,说明这两个缺失启动子也是胚乳特异性启动子,而PDU1-1和PDU1-2在任何组织中均无表达。根据GUS定量检测,结果表明:DULL1基因启动子全长的酶活性最高,PDU1-3和PDU1-4次之,PDU1-1和PDU1-2几乎没有酶活性,删减实验证明不同长度功能有差异,DULL1基因启动子活性主要区域在-740--8bp之间,以该启动子全长的酶活性最好。
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