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基因表达的最终产物是RNA和蛋白质,这两大类物质及其次级产物维持着整个生命的有序活动。任何基因表达调控程序上的缺陷,均会对生物体造成严重后果。因此,基因表达调控的机理是分子生物学研究的热点和前沿。蛋白质编码基因的表达需要转录和翻译两大环节,每个环节都存在着不同的基因表达调控位点。转录环节是最主要的调控位点,而启动子的调控在转录环节中又占有十分重要的地位。因此,克隆及研究启动子的功能对于基因表达调控机制及表达外源蛋白的研究具有十分重要的意义。
本研究使用PCR方法从甜瓜基因组中克隆了一个双向启动子DP。通过软件分析该启动子在两个方向上的顺式作用元件后,发现一系列的诱导调控元件,如DOF-box,E-box,DPBF-core,GT1-core,MYC-core和W-box;还发现一系列预期能够启动下游基因高效转录的增强子元件,如CPB-binding motif,EEC-motif,GATA-box。
用DP启动子在两个方向上取代载体pBI121上的CaMV 35S启动子,检测了该启动子在两个方向上启动gus报告基因的活性,并将DP插入到CaMV 35S启动子的下游构成双启动子,检测了其双启动子启动gus报告基因活性。结果表明,DP启动子可驱动gus基因在黄瓜的叶、茎、果实和烟草的叶、茎中表达;在上述五种组织中,DP启动子在两个方向上的活性显著高于CaMV 35S启动子;由DP和CaMV 35S构成的双启动子活性反而低于单个DP启动子在相应组织中的启动子活性。
上述结果证明,甜瓜的DP是一个天然的双向启动子,且其在不同组织中启动子活性显著高于CaMV 35S启动子,但不适于将DP插入到CaMV 35S启动子下游组成双启动子在黄瓜和烟草中驱动下游基因的表达。
本研究首次从甜瓜基因组中克隆了一个天然的双向启动子,为进一步了解植物的生长发育过程、探讨植物对其生长环境的适应机制以及更好地控制外源基因在转基因植物中的表达等奠定了一定基础。