全 文 ：第25卷 第6期
2013年6月
生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
Vol. 25, No. 6
Jun., 2013
文章编号：1004-0374(2013)06-0580-08
收稿日期：2012-12-14；修回日期：2013-1-30
基金项目：国家自然科学基金项目(30971546)；山东
省科技发展计划(2012GNC1101)
*通信作者：E-mail: shleil025@sina.com；Tel: 0531-
83179435
植物II型启动子功能研究的常用方法及其进展
赵学彬1,2，唐桂英1，单　雷1*
(1 山东省农业科学院高新技术研究中心，山东省作物遗传改良与生态生理重点实
验室，济南 250100；2 山东师范大学生命科学学院，济南 250014)
摘　要： 启动子是基因的一个重要组成部分，控制基因转录水平的表达，对其功能的研究成为基因表达调
控研究的重要内容。简述了启动子的基本结构和功能分类，着重介绍了启动子功能研究的方法，包括利用
生物信息学的预测、利用报告基因表达系统确定启动子的调控区或顺式调控元件以及利用调控蛋白与顺式
调控元件结合的特性进行分析的技术，并提出了目前启动子研究存在的问题。
关键词：启动子；数据库；表达分析；调控蛋白
中图分类号：Q71 ；Q943.2　　文献标志码：A
The methods for functional study of plant pol-II promoter and related
advances
ZHAO Xue-Bin1,2, TANG Gui-Ying1, SHAN Lei1*
(1 Hi-Tech Research Centre, Shandong Academy of Agricultural Sciences and Shandong Provincial Key Laboratory of
Crop Genetic Improvement, Ecology and Physiology, Jinan 250100, China; 2 College of Life Science, Shandong Normal
University, Jinan 250014, China)
Abstract: Promoter, an important part of gene, controls gene expression at the transcriptional level. Therefore, the
study of promoter function has become the main contents of gene expression and regulation. In this article, the basic
structure and classification of promoters were described briefly, and the methods for functional research of
promoters were introduced in detail, including the application of bioinformatics for predicting promoter function,
the identification of the regulatory regions or cis-regulatory elements of promoters using reporter gene expression
system, and the screening methods of the crucial regulatory elements by the regulatory protein binding to the cis-
elements. Finally, the problems existing in current promoter research were also discussed.
Key words: promoter; database; expression analysis; regulatory protein
启动子是一段能够被 RNA 聚合酶识别和结合
的位于结构基因 5 上游区的 DNA 序列，它能活化
RNA 聚合酶并指导相应类型的 RNA 聚合酶与模板
的正确结合，决定转录的方向和效率，控制基因表
达 ( 转录 ) 的起始时间、空间和表达的强度。真核
生物具有 3 类 RNA 聚合酶：RNA 聚合酶 I 定位于
核仁中，启动 rRNA 转录；RNA 聚合酶 II 定位于
核质中，是大多数基因转录所必需的；RNA 聚合
酶 III 定位于核质中，启动一些小分子的 RNA 转录，
如 tRNA 基因、5S rRNA 基因。植物中大部分启动
子由 RNA 聚合酶 II 识别，称为植物 II 型启动子，
它们启动 mRNA 和大多数核内小 RNA (snRNA) 的
转录。
1　植物II型启动子的结构
植物 II 型启动子主要由核心启动子区和上游
调控区两部分组成。其中，核心启动子区包括
赵学彬，等：植物II型启动子功能研究的常用方法及其进展第6期 581
TATA 框和转录起始位点附近的起始因子 (initiator,
Inr)。TATA 框上游调控区的保守序列通常称为上游
启动子元件 (upstream promoter element, UPE)，上游
启动子元件构成了启动子上游调控区，这些序列和
结构共同作用确保转录精确、有效地进行 [1]。
1.1　核心启动子区
TATA 框又称 Hogness 框，是一段位于转录起
点上游的富含 AT 碱基对的序列，其核心及周边保
守序列为TCACTATATATATAG，即TATAA(T)AA (T)
为 TATA 框保守的核心区 [2-3]。大多数真核生物 II
型启动子都含有 TATA 框，它直接与转录因子 TF
IID 的 TATA 结合蛋白 (TBP) 和 TBP 协同因子结合，
介导转录起始复合物的形成并识别转录起始位点，
启动基因转录。但有些植物启动子中不存在 TATA
框，它的功能被另一种核心元件起始因子 Inr 替代。
Inr 没有严格的同源序列，但可以与转录起始位点
重合 [4]。
1.2　上游调控区
在植物 II 型启动子上游调控元件中，CAAT 框
与 GC 框是两种普遍存在的元件。CAAT 框是一段
位于 TATA 框的上游约 −50 bp 处的序列，与转录因
子 CTF 结合激活转录。CAAT 框对基因转录有较强
的激活作用，控制着转录起始的频率 [4]。GC 框位
于转录起始位点上游 −80~−90 bp 处，保守序列为
GCCACACCC 或 GGGCGGG，可有多个拷贝，并
能以任何方向存在而不影响其功能，在起始点上游
−40~−70 bp 处也发现有 GC 框。GC 框需与一种特
异的转录因子 (SP1) 结合才能促进基因的转录 [4]。
除 CAAT 框与 GC 框这两种普遍存在的调控元
件，上游调控区还含有许多控制基因特异性表达的
元件。例如，G-box 和 E-box 是高度保守而且也是
研究最清楚的植物型转录元件之一，G-box 的保守
序列是 CACGTG，E-box 的保守序列是 CANNTG，
它们的保守序列有一定的相似性，这两个序列突变
后会使种子特异性活性大部分丧失 [5]。
2　启动子分类
根据植物启动子表达方式不同，通常将启动子
分为组成型启动子、组织特异性启动子和诱导型启
动子三大类。
2.1　组成型启动子
组成型启动子调控下的基因在多数植物组织中
均可以表达，不受时空及外界因素的影响，而且表
达水平在不同的组织部位没有明显差异，所以组成
型启动子又称为非特异性表达启动子 [6]。目前，植
物基因工程中使用的多是组成型启动子，例如花椰
菜花叶病毒 (CaMV)35S 启动子、章鱼碱合成酶基
因Ocs启动子、根癌农杆菌Ti质粒T-DNA区域的胭脂
碱合成酶基因 Nos 启动子、水稻 Actin1 基因的 Act1
启动子和玉米 Ubiquitin 基因的 Ubi 启动子。其中，
CaMV 35S 启动子和 Ubi 启动子分别是在双子叶和单
子叶植物遗传转化过程中应用最多的组成型启动子。
2.2　组织特异性启动子
组织特异性启动子又称为器官特异性启动子，
可以调控基因在某些特定的组织中表达，并往往表
现出发育调节的特性。根据启动子调控的基因表达
组织的不同，可分为根特异性启动子、花特异性启
动子、胚特异性启动子等。Koehorst-van Putten 等 [7]
分析 GBSSI (granule-bound starch synthase) 启动子，
发现该启动子可以驱动基因在木薯块状根中表达，
但不能在其余组织中表达，表明该启动子具有组织
特异性表达的特性。吕山花等 [8] 利用 GUS 稳定表
达系统分析了 pyk10 启动子在转基因烟草中的表达
情况，发现该启动子驱动的基因在根中特异性表达。
房孝良等 [9] 研究了水稻 OsESP1 启动子，发现该启
动子驱动的 GUS 基因只在胚中表达，说明该启动
子为胚特异性启动子。
2.3　诱导型启动子
诱导型启动子通常含有诱导特异性元件，在物
理或化学信号的诱导下被激活，促进基因的表达 [10]。
这类启动子常以诱导信号命名，例如光诱导型启动
子、温度诱导启动子、干旱诱导启动子、激素诱导
启动子和病原诱导启动子等。拟南芥 rd29A 基因受
干旱、高盐、低温和脱落酸诱导表达，研究发现转
录起始位点上游 −174~−55 bp 启动子区域包含干旱
及 ABA 激素响应的关键调控元件 DRE 和 ABRE[11]。
Kim 等 [12] 发现，拟南芥冷诱导基因 corl5a 启动子
中有多个拷贝的 CRT/DRE 元件，这些元件与冷胁
迫和脱水胁迫诱导表达相关。Zhang 等 [13] 发现，
AtNUDT5 基因正常条件下主要在主根中表达，在幼
苗的微管组织检测到较弱的表达，但在病原菌的诱
导下可以在多个组织中表达，说明 AtNUDT5 启动
子表达受病原菌的诱导。王飞飞等 [14] 发现，拟南
芥 AT2G14260 基因在正常环境中不表达；胁迫处
理时从两叶期开始在根、叶、茎中表达；到达花期后，
干旱处理下的花瓣、花枝和冷处理下的花柱头中也
有表达，说明 AT2G14260 基因启动子是逆境胁迫
诱导表达启动子。
生命科学 第25卷582
综上所述，启动子在很大程度上决定了目的基
因表达的时间、空间和强度，对基因表达的特异性
起了重要的作用。因此，分离与鉴别启动子、研究
启动子的结构和功能、了解启动子表达特性及其作
用机制等已成为基因功能分析的重要内容，为基因
工程研究和应用提供了重要基础。目前，对于启动
子结构与功能研究主要通过生物信息学方法分析，
实验直接确定启动子的调控区或顺式调控元件，利
用调控蛋白与顺式调控元件结合的特性进行分析三
种主要手段。
3　植物II型启动子功能研究的主要方法
3.1　生物信息学方法
生物信息学分析方法就是利用已发表的数据进
行总结，建立起序列信息较为完整的覆盖面宽的数
据库，利用数据库预测目标序列的功能和含有的调
控元件。随着分子生物学与基因组学研究的不断深
入，许多物种的基因组序列测序工作已经陆续完成，
大量基因的功能与转录特性获得阐释，各种数据库
的信息也在不断地更新，生物信息学预测在启动子
功能分析中发挥着越来越重要的作用。此方法可以
推测启动子可能含有的作用元件与部分功能，但预
测的功能必须经过实验验证。目前，关于植物 II 型
启动子研究的数据库主要有 EPD 数据库、TRA-
NSFAC 数据库、TRRD 数据库、PLACE 数据库和
PlantCARE 数据库。
3.1.1　EPD数据库
真核生物启动子数据库 (Eukaryotic Promoter
Database, EPD; http://www.epd.isb-sib.ch/) 是由瑞士
生物信息研究所 (Swiss Institute of Bioinformatics, SIB)
维护、注释的非冗余真核生物聚合酶 II 启动子的数
据库 [15]。它是一个综合性的数据库，包含了一系列
经过实验验证的植物启动子、线虫启动子、节肢动
物启动子、软体动物启动子、棘皮类动物启动子和
脊椎动物启动子，目前共收录 4 809 个条目。该数
据库包含转录因子结合位点、启动子、增强子、沉
默子的位置以及基因表达调控模式等真核基因调控
区结构和基因表达方式的信息。同时，它可以与其他
相关数据库，如 EMBL 核酸序列数据库、SWISS-
PROT、TRANSFAC 等的数据进行交叉引用。EPD
数据库是常用的调控元件预测数据库，是唯一一个
源自实验数据的真核生物启动子数据库 [16]。
3.1.2　TRANSFAC数据库
真核生物基因转录因子数据库 (Transcription
Factor Database, TRANSFAC) 是一个真核生物基因
顺式调控元件和反式作用因子数据库 (http://transfac.
gbf.de/transfac)。该数据库从发表的文献中收集转录
因子、转录因子结合部位及结合部位序列信息 [17]，
始建于 1988 年，由德国生物工程研究所开发维护，
是当今最大的转录因子数据库。TRANSFAC数据库中
的数据资源被划分到 6 个不同的数据库：SITE 类
数据描述真核基因的不同调控位点信息；GENE 类
数据描述多个调控位点的基因信息；FACTOR 类数
据描述结合于这些位点的蛋白质因子信息；CELL
类数据则说明蛋白质因子的细胞来源；CLASS 类
数据包含转录因子分类的基本信息；MATRIX 数据
描述结合位点核苷酸的统计分布。该数据库还含有
4 个扩展库：导致疾病的转录因子和结合位点的
PATHODB 库；与染色体结构变化相关的转录因子
以及对应位点信息的 S/MARTDB 库；描述与转录
因子调控相关的信号传递网络的 TRA-NSPATH 库；
人类转录因子在各个器官、细胞类型、生理系统和
发育时期表达状况的 CYTOMER 库。
3.1.3　TRRD数据库
转录调控区数据库 (Transcription Regulatory
Regions Database, TRRD)[18](http://www.bionet.nsc.
ru/mgs/dbasestrrd4/)，其数据来源于已发表的科学
论文，包含转录因子结合位点、启动子、增强子、
沉默子的位置以及基因表达调控模式等各种结构与
功能特性 [16]。TRRD 数据库所有信息被分列于 5 个
相关的数据表：TRRDGENES 描述该数据库中基因
的基本信息和调控单元信息；TRRDSITES 和 TRR-
DFACTORS 分别描述调控因子结合位点与各个位
点结合的调控因子的具体信息；TRRDEXP 描述基
因表达模式；TRRDBIB 记录数据库中注释的来源。
3.1.4　PLACE数据库和PlantCARE数据库
植物顺式作用元件数据库 (Database of Plant
Cis-acting Regulatory DNA Elements, PLACE)[19]
(http://www.dna.affrc.go.jp/PLACE/) 是从已发表文献
中搜集植物顺式作用元件资料而建立的模体 (motif)
数据库，始建于 1991 年，目前服务器由日本农林
渔业部管理维护。PLACE 数据库中囊括了所有维
管植物的信息，同时也收录与植物顺式作用元件同
源的非植物模体，并根据实验最新进展随时更新数
据。PLACE 数据库中含有对元件功能的描述和信
息的来源，同时可以查看信息来源相关文献的摘要
等信息。在 PLACE 数据库可通过关键词、SRS (seq-
uence retrieval system) 关键词或者同源序列查询顺
赵学彬，等：植物II型启动子功能研究的常用方法及其进展第6期 583
式作用元件的信息。
PlantCARE (Plant Cis-Acting Regulatory Element;
http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/
html/) 是关于植物顺式作用元件、增强子和阻遏因
子的数据库 [20]，由美国哈佛大学医学院管理。PLACE
和 PlantCARE 较常用于预测和分析植物启动子元
件。这两个数据库可以直接分析启动子序列中含有
的已知元件以及所在的位置。PLACE 数据库给予
功能研究的来源；PlantCARE 可以明确预测元件的
位置并可用不同颜色标记，更加方便。
通过数据库的预测可以减少一定的实验工作
量，使实验更有目的性。杨郁文等 [21] 用 PLACE 数
据库分析了棉花 GZFP 基因的启动子区，结果表明
该序列含有多个器官特异表达元件和一些与胁迫相
关的元件。Moghadam 等 [22] 用 PlantCARE 数据库
分析水稻和拟南芥 MtATP6 的启动子序列，发现序
列中含有 ABRE、MYC、MYB 等一些应对逆境胁
迫的元件。这些结果为进一步通过实验方法鉴定所
含调控元件的功能提供了重要参考。
3.2　通过实验直接确定启动子的调控区或顺式调控
元件
实验分析法最常用的是构建启动子驱动的报告
基因表达系统，通过检测报告基因在植物体不同发
育时期、不同组织器官或不同细胞类型的表达水平，
确定启动子的表达特性或者启动子顺式作用元件的
功能。根据构建的表达系统的载体结构不同，可分
为稳定转化表达分析和瞬式表达分析，两者用于不
同目的的研究。
3.2.1　稳定转化表达分析
稳定转化表达分析所用载体必须是植物双元表
达载体，可以通过转化将外源报告基因整合到宿主
细胞的染色体，产生稳定转化的、可遗传的转基因
植株。进行启动子分析时，往往构建一系列报告基
因表达载体，包括含有完整功能的启动子和有不同
缺失或点突变的启动子的载体，然后分析检测转基
因植物中报告基因的表达水平、位置和时期，从而
确定对表达水平或表达特异性起关键作用的片段和
调控元件，同时可以研究某些元件的作用。已报道
的启动子功能序列，如 TATA 序列、CAT 序列和
CAAT 序列等都是运用此方法研究确定的 [6]。Kim
等 [23] 通过GUS表达系统对芝麻 FAD2基因启动子 5
上游调控区进行了缺失分析，确定芝麻 FAD2 基因
转录起始位点上游 −660~−180 bp 区域含有对组织
特异性表达起负调控作用的重要元件，−660~−548 bp
和 −179~−53 bp 区域含有 ABA 响应元件。Adel 等 [24]
利用 GUS 稳定表达系统对拟南芥 PDF1.2 启动子的
两个 GCC-box 进行单突变和双突变分析，发现启
动子的两个 GCC-box 是 ER1 类转录因子 ORA59 的
主要结合位点。Pan 等 [25] 通过构建一系列 5 缺失
表达载体，证明 Pto4CL2 启动子 −317~−292 bp 的区
域是该基因是表皮和花瓣表达所必需的，而 −266~
−252 bp 区域缺失导致组织特异性的丧失。
3.2.2　瞬式表达分析
瞬式表达分析是将待研究的启动子或片段连上
一种易检测的报告基因，通过合适的方法转化到受
体中，根据受体植株中报告基因的表达水平和表达
位置，确定基因的活性。瞬式表达所用载体有完整
的报告基因表达结构，但不含 T-DNA 区，外源报
告基因不能与宿主细胞的染色体整合，不能产生稳
定遗传的后代。因此，瞬间表达分析经常用于分析
启动子的表达特异性和活性水平。通常需要转化受
体植株的不同组织或细胞系 ( 包括原生质体 )，确
定启动子在各个组织中和不同类型细胞中的表达模
式和表达强度。孙啸等 [26] 利用小麦愈伤组织分析
了不同胁迫处理条件下大豆 GmDREB3 不同长度缺
失启动子驱动的 GUS 基因表达情况，证明在启动
子 −285~−1 117 bp 区域存在与低温和干旱应答有关
的重要调控元件，在 −1 464~−1 648 bp 区域内存在
抑制启动子活性的调控元件。张俊莲等 [27] 将 rd29A
基因的启动子和 CaMV 35S 启动子分别与 GFP 基
因融合，用基因枪介导法转化置于不同逆境培养基
的洋葱表皮细胞，GFP 瞬时表达水平结果表明，
rd29A 启动子对高盐和脱水逆境的响应较显著。
瞬式表达分析具有简单快速、表达水平高、结
果直观的优点，这种方法还可以避免因报告基因或
其他非目标基因整合在植物基因组中表达对植物转
录组或蛋白质组表达模式产生影响，影响产物的
正确定位和正常的功能。但这种方法因无法动态
地研究启动子在植物整个发育过程中的调控模式，
因而不能完全替代稳定表达分析方法。
3.3　利用调控蛋白与顺式调控元件结合的特性进行
分析
真核生物启动子远比原核启动子复杂，没有明
显一致的序列，DNA 转录不仅靠 RNA 聚合酶的作
用，还需要多种蛋白因子的相互协调作用。不同基
因转录起始及其调控所需的蛋白因子也不完全相
同，因此，启动子序列差异很大。转录因子(transcription
factor, TF) 也称反式作用因子 (transacting factor)，
生命科学 第25卷584
是位于细胞核内能够与基因启动子区域中顺式作用
元件发生特异性相互作用，从而调控目的基因以特
定的强度并在特定的时间与空间表达的蛋白质分
子 [28]。因此，对真核生物转录因子的研究可以间接
地研究启动子的功能。
3.3.1　凝胶电泳迁移技术
凝胶迁移或电泳迁移率实验 (electrophoretic
mobility shift assay, EMSA) 是一种利用 DNA 结
合蛋白和其相关的 DNA 结合序列相互作用的技
术。当 DNA 与蛋白质结合后在凝胶中迁移速率变
慢，进而可以确定 DNA 与蛋白质的结合区段。其
方法是将 DNA 探针用同位素标记，然后在体外混
合处理标记的探针和蛋白质，探针 — 蛋白质复合
物在凝胶中的迁移速度会比探针更慢，通过放射自
显影后表现为滞后的条带 [29]。此方法可以直观地
描述序列与蛋白结合的情况，可以利用已知功能
的蛋白等来验证启动子中元件的作用。张萌等 [30]
利用此方法研究水稻新基因 pi-hit-1 启动子结构，
发现翻译起始位点上游约 −300 bp 存在转录因子特
异结合位点，经验证该区域为基因的核心启动子。
Peter 等 [31] 利用该技术发现转录因子 ANAC089 可
以与拟南芥 sAPX(stromal ascorbate peroxidase) 启动
子 −1432~−1646 bp 区结合。通过此方法，Kim 等 [23]
研究发现，转录因子 SebHLH 与芝麻 FAD2 基因启
动子区的 G-box 和 E-box 结合调控基因在发育中的
种子和根中表达。
3.3.2　足迹法
足迹法 (foot printing) 是一种能够测定 DNA 结
合蛋白的精确结合位点的技术。在酶或者能切断
DNA 骨架的化学试剂作用下，双链 DNA 可以被随
机切成不同长度的核苷酸序列，但当 DNA 片段与
相应的蛋白结合后，该结合区不能被切断，因此，
在放射自显影图谱上，DNA 梯度条带在相应的
DNA 结合蛋白的结合区域中断，从而形成一个空
白区域 ( 图 1)。根据剪切 DNA 方式的不同，可分
为酶足迹法与化学足迹法。利用足迹法研究启动子
元件的功能需要已知功能的蛋白。Boter 等 [32] 利用
足迹法分析 LAP 启动子，发现在 T/Gbox 附近存在
GAGTA 序列重复的元件，删除该元件后该启动子
的茉莉酸 (jasmonic acid, JA) 诱导活性丧失，证明这
个元件对启动子的 JA 响应是必需的。Mukhopadhyay
等 [33] 研究水稻 rpL32 基因发现，其表达受启动子
中一个 262 bp 的 DNA 片段的影响，用足迹法分析
得到 3 个主要的片段，通过 PLACE 数据库分析片
段中包含关键的 SITE II 元件。
3.3.3　酵母单杂交分析
酵母单杂交 (yeast one hybridization) 是根据 DNA
结合蛋白 ( 即转录因子 ) 与 DNA 顺式作用元件结
合调控报告基因表达的原理发展而来。许多真核
生物的转录激活子由物理上和功能上独立的 DNA
结合域 (DNA-binding domain, BD) 和转录激活域
(activation domain, AD) 组成。将预研究的启动子
区 ( 含 BD) 构建到基本启动子 (Pmin) 上游，把报
告基因连接到 Pmin 下游，构建成报告基因酵母
表达载体，同时构建 AD 与基因融合的表达载体。
将上述两载体共同导入酵母细胞中，如果转录因
子与启动子元件结合就能激活 Pmin 启动子，报
告基因得到表达 ( 图 2)。Delaney 等 [34] 用酵母单
杂交法发现，胚珠和非纤维组织特异表达的棉花纤
维蛋白 (AT hood 转录因子 GhAT1) 通过与 FSltp4 启
动子的一个 AT 丰富区段结合，调控 FSltp4 基因在
棉花非纤维组织中的表达。Tran 等 [35] 利用酵母单
杂交技术发现，ANAC019、ANAC055 和 ANAC072
蛋白在体内和体外均能与包含 CATGTG 模序的启
动子特异结合，受干旱、高盐以及脱落酸的诱导，
说明此元件在上述胁迫应答过程中起重要作用。
3.3.4　染色质免疫共沉淀技术
染色质免疫共沉淀法 (chromatin immunopreci-
pitation, ChIP) 也是利用转录因子进行启动子功能分
析的常用方法。它的原理是活体细胞经过甲醛处理
固定蛋白质 -DNA 复合物，并通过超声波等机械手
段将其随机切断为一定长度范围内的染色质小片
图1 足迹法分析原理示意图
赵学彬，等：植物II型启动子功能研究的常用方法及其进展第6期 585
段，通过细胞免疫的方法沉淀复合体，特异地富集
与目的蛋白结合的 DNA 片段，最后通过纯化与分
析结合的 DNA 片段，获得启动子及其顺式元件的
序列信息 [36]。李玲等 [37] 用此方法发现，RIN 转录
因子在体内与 LeACS2 和 LeACS4 启动子区域的
CArG-box 结合，调控这两个基因的表达。随着基
因芯片 (gene chip) 技术的诞生和发展，在 ChIP 技
术基础上，结合 gene chip 技术，又发展出 ChIP-
chip 技术 [38]。它是将 ChIP 方法分离出的 DNA 进
行扩增，而后加上荧光标记，与包含有启动子序列
基因芯片杂交，根据荧光的强弱筛选出目的蛋白的
结合序列。ChIP-chip 方法将生物芯片平台与 ChIP
实验相结合，能够在全基因组或基因组较大区域上
高通量分析 DNA 结合位点或组蛋白修饰位点 [39]。
此外，荧光探针检测技术如激光诱导荧光 (laser
induced fluorescence, LIF) 技术、单分子光谱技术、
量子点 (quantumdots, QDs) 等，目前已广泛应用于
生物分子间的相互作用研究。上述这些技术的基本
原理是将荧光物质修饰的蛋白质分子导入受体中，
利用相关仪器检测荧光强度、分析荧光强度随时间
波动情况，对样品进行荧光成像，进而确定相应启
动子结合区及可能的功能。这些技术不仅具有灵敏
度高和待测物浓度要求低的优点，而且部分荧光技
术还可实现对待测物质的动态分析。
4　问题与展望
启动子作为植物基因转录水平表达的一种重要
调控序列，近年来国内外科学家对其进行了大量的
研究，也取得了很大的进展。各种类型的植物启动
子得到克隆，对其结构和功能也有了更深的认识，
很多启动子元件的功能也得到了验证，为基因工程
的进一步研究奠定了基础。但真核生物的启动子是
一个复杂的结构，启动子序列很长而且不同基因的
启动子差异也很大；启动子含有很多的作用元件，
其中大量元件的功能我们并不完全清楚；不同基因
的启动子含有的调控元件类型和数量都不相同。这
些问题的存在给启动子研究带来极大的困难，尤其
是现在启动子功能研究的方法还很有限，很多方法
都有自己的局限性。因此，新技术、新方法的探索
非常重要也十分迫切。
随着基因组学研究的不断深入和分子生物学研
究方法的日益进步，利用日益增多的序列信息和不
断完善的分析软件可以发现更多的启动子元件，更
好地比较启动子元件的作用，发现启动子元件间的
关系。日后，还将会有更多的方法可以研究启动子
的功能，解决当前方法较少且不能完全适合所有启
动子研究的问题。各类数据库也将得到更多的数据，
功能也将更为强大。总之，各个物种基因组测序的
陆续完成，它们的启动子信息将会更加全面的展示
在我们面前，对其功能也会有更深的了解。根据需
要，我们可以更好地利用启动子调节基因的表达，
更好地达到植物目标性状遗传改良的目的。
[参　考　文　献]
张春晓[1] , 王文棋, 蒋湘宁, 等. 植物基因启动子研究进展.
遗传学报, 2004, 31(12): 1455-64
AD：转录激活域；A、B、C：启动子作用元件；X：cDNA翻译出的蛋白；Pmin：最小启动子
图2 酵母单杂交分析原理示意图
生命科学 第25卷586
Joshi C P. An inspection of the domain between putative [2]
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