全 文 ：书西北植物学报!
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!
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"
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"&()"*&
!"#$%&#%&()$*+,""-.)/#0-/
!!
文章编号$
#"""+$"!&
"
!"#$
#
"&+"&(+",
!!!!!!!!!!!!!!!
!"#
$
#"-,*"*
%
.
-/001-#"""+$"!&-!"#$-"&-"&(
收稿日期$
!"#$+"!+##
&修改稿收到日期$
!"#$+"$+!$
作者简介$杨学文"
#(#)
#!男!博士!主要从事作物育种与分子生物学方面的研究
2+34/5
$
67
8
41
9
""#
!
#*%-:;3
"
通信作者$王国英!博士!教授!主要从事玉米分子生物学方面的研究
2+34/5
$
98
741
9
*"$
!9
34/5-:;3
玉米茎特异启动子克隆及其
在转基因烟草中的活性分析
杨学文#!!任
!
远#!田曾元#!张生学#!刘允军#!王国英#"
"
#
中国农业科学院 作物科学研究所!北京
#"""#
&
!
赤峰市农牧科学研究院!内蒙古赤峰
"!$"%#
#
摘
!
要$从玉米自交系(综
%#
)基因组中分离了
#
个茎特异表达启动子!命名为
<3==>
用
<3==>
替换植物表达载
体
?
@ABCDA%%"#
的
@4BE%&=
启动子!构建了
<3==>
驱动
!"#
报告基因的重组表达载体
?
@ABCDA%%"#+
<3==>+FG=
!并采用农杆菌介导法转化烟草!对转基因烟草营养器官中
!"#
表达模式进行了分析结果表明$在
烟草中
<3==>
活性低于
@4BE%&=
启动子&不同转基因株系中
<3==>
活性及模式有显著差异&
#"
个转基因株系
统计结果表明!
FG=
表达量最高的营养器官是叶柄!平均是
$%&(
基因表达量的
!-,#
倍&其次是叶片和茎!在根中
的
FG=
表达量最低!平均是
$%&(
基因表达量的
!(-*H
!是叶柄中活性的
#"-(H
研究认为!
<3==>
是较好的组
织特异性启动子!适用于通过植物基因工程技术驱动目的基因进行地上营养器官的性状改良
关键词$玉米&茎特异启动子&转基因&烟草
中图分类号$
I,#
&
I,(
文献标志码$
A
$%"&(#")"*+,""(-%
.
/0#*#012"3"(/2#)4#5/
)!$(%60(#7#(
8
#)92)%
:
/)#09";00"
JAKFLMN7N1
#
!
!
O2KJM41
#
!
PDAK98
M41
#
!
9
6MN
#
!
SDGJM1
.
M1
#
!
TAKFFM;
8
/1
9
#
"
"
#D10U/UMUN;V@W;
?
=:/N1:N0
!
@R/1N0NA:4XN3
8
;VA
9
W/:M5UMW45=:/N1:N0
!
CN/
.
/1
9
#"""#
!
@R/14
&
!@R/VN1
9
A:4XN3
8
;VA
9
W/:M5UMW45
41XQM0Y41XW
8
=:/N1:N0
!
@R/VN1
9
!
D11NWB;1
9
;5/4"!$"%#
!
@R/14
#
6;%(20(
$
A0R;;U+0
?
N:/V/:
?
W;3;UNW740/0;54UNX/134/ZN/1YWNX5/1N
(
<;1
9
%#
)
41X740143NX40<3==>-
C
8
:R41
9
/1
9
URN@4BE%&=
?
W;3;UNW/1
?
@ABCDA%%"#/1U;<3==>
!
41N7
?
541UN6
?
WN00/;1[N:U;W
?
@AB+
CDA%%"#+<3==>+FG=740:;10UWM:UNX
!
/1 7R/:RURNWN
?
;WUNW
9
N1N!"# 740XW/[N1Y
8
<3==>-C
8
$
)
*+,-%&.*/0&/0.
1
-%.(23NX/4UNX3NUR;X
!
UW410
9
N1/:U;Y4::;5/1N07NWN;YU4/1NX
!
/17R/:RWN
?
;WUNW
9
N1N!"#N6
?
WN00/;1
?
4UUNW107NWN4145
8
ZNX-PRNWN0M5U00R;7NXUR4U<3==>R4X5;7NW
?
W;3;UNW4:U/[/U
8
UR41@4BE%&=
!
41X/U0
?
4UUNW1740
M/UNX/VVNWN1U/1X/VVNWN1UUW410
9
N1/:5/1N0-=U4U/0U/:45X4U4;V#"UW410+
9
N1/:5/1N00R;7NXUR4UURNR/
9
RN0UFG=N6
?
WN00/;15N[N5/1U;Y4::;4
??
N4WNX/1
?
NU/;5N
"
!-,#U/3N0R/
9
RNW
UR41UR4U;V$%&(
#!
41XURNV;5;7/1
9
740/15N4V41X0R;;U-D1W;;U
!
[NW
8
5;7FG=N6
?
WN00/;15N[N5740XN+
UN:UNX
!
7R/:R740!(-*
?
NW:N1U;VUR4U;V$%&(
!
41X#"-(
?
NW:N1U;V/U0N5V/1
?
NU/;5N0-PRNWN0M5U0/1X/:4UN
UR4U<3==>/04
9
;;XU/00MN+0
?
N:/V/:
?
W;3;UNW/1
?
541U
9
N1NU/:N1
9
/1NNW/1
9
!
0M/U4Y5NV;WUW4/U/3
?
W;[N3N1U;V
M1XNW
9
W;M1X[N
9
NU4U/[N;W
9
410-
8
="2!%
$
34/ZN
&
0R;;U+0
?
N:/V/:
?
W;3;UNW
&
UW410
9
N1N
&
U;Y4::;
!!
玉米秸秆是中国最为丰富的农作物秸秆!年产量
高达
!
亿多
U
!但因其木质素含量较高!适口性较差!
目前仅有少量用作饲料*造纸或直接燃烧!尚有
&"H
以上直接还田*烧荒或丢弃!既浪费资源又污染环
境+#,改良玉米秸秆的饲用或加工品质!用于加工转
化成营养丰富的饲料或为生物能源提供优质原料!可
为高效节粮型*资源导向型工农业开辟一条新路
改良玉米秸秆品质!除了利用常规育种技术进
行筛选外!利用基因工程技术进行遗传改良是一重
要的选择在植物基因工程中!使用组织特异性启
动子!可以使目的基因在特定的组织中进行表达!而
在其他部位不表达或表达量极低!这样能有效避免
使用组成型启动子对植物的负面影响!包括增加植
物的代谢负担导致不必要的物质和能量消耗*可能
引起影响植物生长发育的异常等!并且组成型表达
的筛选标记基因不利于转基因安全
植物基因工程中使用茎特异启动子可驱动目的
基因在茎中特异表达!改良茎的某些性状目前已
鉴定的植物茎特异表达基因启动子很少胡尚杰克
隆了一个油菜茎特异启动子并在转基因拟南芥中鉴
定了该启动子的茎表达特异性+!,!蔡文伟等+%,克隆
了
#
个甘蔗茎特异启动子
@/1X
8
F;[N1XNW
+
$
,通过
同源克隆的方法在玉米自交系(
K#(
)中鉴定了
#
个
茎特异表达基因!进一步克隆了这个基因的启动子!
并做了序列分析及转录因子预测!但尚未研究该启
动子在其他植物中的作用模式本实验从玉米自交
系(综
%#
)中克隆该启动子!构建表达载体并分析其
驱动报告基因在烟草中的表达模式!为该启动子在
植物基因工程中的应用提供了一定的基础资料
#
!
材料和方法
>->
!
材
!
料
玉米自交系(综
%#
)和(
C,%
)!播种于培养钵中!
以出土
%X
的幼苗为材料提取基因组
]KA
用于扩
增启动子序列&烟草品种为(三生烟)"
3%+&-(-
&-,-%/0S-:[-#-02/(+KK
#!用于转基因受体!研
究玉米启动子在烟草中的活性
_^]
高保真
]KA
聚合酶购自北京康润诚业
生物科技有限公司!
240
8
4-
5
]KA
聚合酶*反转录
酶
B+BSE
*
PW410=U4WUFWNN1
>@O=M
?
NWB/6
购
自北京全式金生物技术有限公司!胶回收试剂盒购
自
A6
89
N1
!
?
F2B+P240
8
载体购自
>W;3N
9
4
!限制
性内切酶
6,-
"
和
3%+
"
购自
N`W3N1UM0
!
D>PF
*
L+F45
*
L+F5M:
*氨苄青霉素*利福平和卡纳霉素购
自
A3WN0:;
!
PW/Z;5
试剂购自
D1[/UW;
9
N1

?
@AB+
CDA%%"#
载 体*大 肠 杆 菌
]Q&
#
菌 株*农 杆 菌
2QA#"&
菌株为本实验室保存
>?@
!
基因组
AB6
提取和引物设计
采用
@PAC
法+&,提取植物基因组
]KA
本实
验中使用的引物见表
#
!由上海生工生物有限公司
合成
>-C
!
基因克隆及测序
利用
_^]
高保真
]KA
聚合酶从玉米自交系
(综
%#
)和(
C,%
)基因组
]KA
中扩增茎特异启动子
序列
<3==>
!反应体系
!&
$
S
!扩增条件为$
($a
预
变性
&3/1
&
($a%"0
!
&a$&0
!
,!a!3/1%"
0
!
%"
个循环&
,!a&3/1
!
#"a
保存电泳检测后!
从琼脂糖凝胶中切取目的片段!使用胶回收试剂盒
回收目的片段
]KA
&使用
240
8
4-
5
酶
,! a %"
3/1
对回收片段进行末端加
A
!加
A
产物连接到
?
F2B+P240
8
载体上!电击转化大肠杆菌
]Q&
#
感
受态细胞&在涂有
D>PF
*
L+F45
的氨苄青霉素抗性
SC
平板上筛选!挑取白色菌落摇菌!并进行菌落
>@O
鉴定&对菌落
>@O
呈阳性的克隆!提取质粒!
并进行测序
>-D
!
表达载体构建及农杆菌转化
采用
6,-
"
和
3%+
"
对连接有正确
<3==>
序
列的
?
F2B+P240
8
载体进行双酶切并回收目的片
段!用
6,-
"
和
3%+
"
对
?
@ABCDA%%"#
载体进行
双酶切!回收载体片段&将切下的
<3==>
序列连接
到回收的
?
@ABCDA%%"#
载体上!便将
?
@AB+
CDA%%"#
载体上的
@4BE%&=
启动子替换成玉米茎
特异启动子
<3==>
构建好的表达载体命名为
?
@ABCDA%%"#+<3==>+FG=

经测序鉴定正确的
?
@ABCDA%%"#+<3==>+
FG=
质粒!电击转化农杆菌
2QA#"&
菌株!在含有
表
>
!
实验中使用的引物及序列
P4Y5N#
!
>W/3NW0M0NX/1UR/00UMX
8
引物类型
>W/3NWU
8?
N
引物名称
>W/3NW143N
引物序列"
&b+%b
#
>W/3NW0N
MN1:N
"
&b+%b
#
扩增
<3==>
序列的引物
>W/3NW0V;W
43
?
5/V/:4U/;1
;V<3==>
>
#
`
$
@AFPP@AF@@AA@FA@FAFF
O
$
FAPFF@PA@A@FAAFFAFP
>
!
`
$
@PAFU:U4
9
4@AFPP@AF@@AA@FA@FAFF
O
$
@APF::4U
99
FAPFF@PA@A@FAAFFAFP
7-*
基因引物
7-*
9
N1N
?
W/3NW0
>
%
`
$
APFAF@@@AFAA@FA@F@@@
O
$
@P@FFPFA@FFF@AFFA@@
!"#
基因引物
!"#
?
W/3NW0
>
$
`
$
PA@FF@AAAFPFPFFFP@AAPAAP@
O
$
@AFFPFPP@FF@FPFFPFPAFAF
内参基因
$%&(
引物
D1UNW145:;1UW;5$%&(
9
N1N
?
W/3NW0
+
*
,
>
&
`
$
AAFFFAPF@FAFFAPFFA
O
$
@AAFFAAAP@A@@F@PPPFF
"*
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
&"3
9
%
S
利福平和
,&3
9
%
S
卡纳霉素的
J2C
固体
平板上筛选阳性克隆!菌落
>@O
鉴定并摇菌作为
启动子活性的对照!
?
@ABCDA%%"#
质粒也转化到
农杆菌并进行烟草的转化
>-E
!
农杆菌介导的烟草转化
采用叶盘法+,,进行烟草转化农杆菌用不含蔗
糖和有机成分的
B=
液体培养基稀释至
_]
*""
值
"-%
%
"-&
!侵染烟草叶盘
!"3/1
!在
B=
固体培养基
上暗处共培养
%X
!然后用灭菌水洗掉叶盘上附着的
农杆菌!将叶盘转到分化筛选培养基"
B=c%3
9
%
S
*+CAc"-!3
9
%
SKAAc!"3
9
%
S
草胺膦#上!室
温
#*R
光期
R
暗期条件下诱导抗性芽的分化!
#
X
继代
#
次待到丛生芽长出明显的茎时!将单个
芽切下来转到生根培养基"
#
%
!B=c!"3
9
%
S
草胺
膦#上诱导生根根长
%
%
&:3
时!炼苗
!
%
%X
后
移栽到花盆中此苗为
P
"
代转基因植株!每个植
株作为
#
个转基因株系
>?F
!
转基因烟草
1GH
鉴定
转基因烟草每个
P
"
代株系取约
&"
%
"
粒种
子!在种子筛选培养基"
B=c!"3
9
%
S
草胺膦#上进
行筛选初步统计抗性苗和无抗性苗的比例待抗
性苗长出
!
%
%
片真叶时!每个株系选择
#&
%
!"
株
P
#
代抗性苗移栽到花盆中每个株系选择

株
P
#
代抗性单株!每株取半片叶片提取
]KA
!转
?
@AB+
CDA%%"#+<3==>
载体的植株用
>
%
引物和
>
#
引物
分别进行
>@O
鉴定!转
?
@ABCDA%%"#
载体的植株
用
>
%
引物进行
>@O
鉴定
>?I
!
转基因烟草
9
@
代纯合株系的
JK+
染色
P
#
代转基因烟草单株收种子!在种子筛选培养
基上鉴定
P
!
代幼苗草胺膦抗性分离情况!据此鉴
定
P
#
代转基因位点是否纯合
P
#
代已纯合的
P
!
代群体!幼苗期整株取样!营养生长期"
&
%

片真
叶#时对根*茎*叶柄和叶片分别进行单株取样!每个
P
"
代家系取
&
株
P
!
代单株!参照
dNVVNW0;1
+

,方法
进行
FG=
组织化学染色
>?L
!
转基因烟草
9
@
代纯合株系的
120
基因表达
量分析
每个
P
"
代家系取
&
株
P
!
代单株!营养生长期
"
&
%

片真叶#时对根*茎*叶柄和叶片分别取样"同
一器官
&
株混合#!液氮速冻后
)"a
保存采用
PW/Z;5
法提取总
OKA
!采用
B+BSE
进行反转录!
根据相应试剂说明书进行操作&采用
PW410=U4WU
FWNN1
>@O=M
?
NWB/6
实时定量
>@O
的方法进行
!"#
基因的表达量分析!反应体系
#&
$
S
!包括稀释
的
:]KA
模板
%-&
$
S
!正*反引物"
#-!&
$
3;5
%
S
#各
!
$
S
!
=M
?
NWB/6,-&
$
S
&反应程序为$
(&a
预变性
%"0
&
(&a
变性
#"0
!
*"a
退火
#&0
!
,!a
延伸
%$
0
!
$"
个循环&循环结束后做熔解曲线以烟草
$%8
&(
基因+*,为内参!用
!
)
##
@U方法+(,计算
!"#
基因
相对表达量
!
!
结果与分析
@->
!
玉米茎特异启动子的克隆和植物表达载体的
构建
以玉米自交系(综
%#
)和(
C,%
)幼苗基因组
]KA
为模板!用
>
#
引物采用
_^]
高保真酶扩增
启动子序列以(综
%#
)基因组
]KA
为模板扩增出
#-%eY
的单一条带!而(
C,%
)基因组没有扩增出条
带"图
#
#
将从(综
%#
)中扩增出来的
<3==>
启动子片段
连接到
?
F2B+P240
8
载体上并测序!发现(综
%#
)
的
<3==>
序列与文献+$,报道的序列有
#"
个碱基的
差异"结果未列出#
以
?
F2B+P240
8
+<3==>
质粒为模板!以
>
!
引物用
_^]
高保真酶扩增添加酶切位点的
<3==>
序列
>@O
产物酶切后连接
?
@ABCDA%%"#
载体!
得到
?
@ABCDA%%"#+<3==>+FG=
载体"图
!
#!转
化大肠杆菌
]Q&
#
!菌落
>@O
鉴定为阳性的克隆提
取质粒!单向测序进一步鉴定载体构建正确
@?@
!
M3++1
在转基因烟草中的活性分析
@?@?>
!
JK+
染色结果
!
转基因烟草
P
!
代植株!在
幼苗期整株取样进行
FG=
染色!营养生长期"
*
%
图
#
!
<3==>
启动子
>@O
扩增结果
B-]KA34WeNW
&
#
*
!-
以(综
%#
)基因组
]KA
为模板
扩增结果&
%
*
$-
以(
C,%
)基因组
]KA
为模板的扩增结果
/`
9
-#
!
>@O
?
W;XM:U;V<3==>
B-]KA34WeNW
&
#
!
->@O
?
W;XM:U7/UR34/ZN/1YWNX5/1N
(
<;1
9
%#
)
9
N1;3/:]KA40UN3
?
54UN
&
%
!
$->@O
?
W;XM:U7/UR
34/ZN/1YWNX5/1N
(
C,%
)
9
N1;3/:]KA40UN3
?
54UN
#*
&
期
!!!!!!!!!!
杨学文!等$玉米茎特异启动子克隆及其在转基因烟草中的活性分析
图
!
!
表达载体
P+]KA
区域结构图
/`
9
-!
!
@400NUUN;VP+]KAWN
9
/;1;VN6
?
WN00/;1[N:U;W0
#"
片真叶#对根*茎*叶片和叶柄分别取样切成小段
进行
FG=
染色&在营养生长期对根*茎*叶片和叶
柄分别取样提取总
OKA
!分析
!"#
报告基因的表
达量
携带
@4BE%&=
$
FG=
的转基因烟草选取的
#"
个株系中!有
!
个株系没有呈现
FG=
染色"结果
未列出#!其余

个株系均有不同程度的染色"图版
"
!
A
%
Q
#&携带
<3==>
$
FG=
的转基因烟草选取
#%
个
P
"
株系的
P
!
代进行染色!其中有
*
个株系的
P
!
代没有呈现
FG=
染色!如图版
"
!
K#
"株系
<3==>+$
#*
I#
和
I!
"株系
<3==>+,
#!其余
,
个株
系有不同程度的染色这些没有染色的株系!
>@O
鉴定能够扩增出外源
]KA
片段!能够在草胺磷抗
性培养基上生长!表明
7-*
基因表达&没有检测到
FG=
活性的原因尚不清楚!可能是由不同
P+]KA
插入事件中的位置效应导致的!或者是发生启动子
钝化导致的转录水平基因沉默现象
在幼苗期!
@4BE%&=
启动子在大部分烟草株
系中表现典型的组成型启动模式!整个幼苗都被染
成均一的蓝色&但也有少数株系!
@4BE%&=
启动子
并未表现出组成型模式!如株系
%&=+$
!幼苗根和叶
片中基本没有
!"#
表达"图版
"
!
@#
*
@!
#&株系
%&=+##
!幼苗根和成熟叶片中基本没有
!"#
表达
"图版
"
!
F#
#&株系
%&=+#&
!
P
!
代不同单株间
!"#
表达模式不尽相同"图版
"
!
Q#
#在营养生长期!
@4BE%&=
启动子的启动模式基本与幼苗期相同!
但由于这时的样品较大一些!
FG=
染色液较难渗透
到内部的一些细胞中!所以表现在切口处染色更浓
<3==>
在转基因烟草中的启动子活性"图版
"
!
D#
%
I!
#结果显示!在幼苗期!活性主要在子叶
和茎中!
FG=
染色最深&其次是第
#
*第
!
真叶!有较
浅的染色&再后来长出来的真叶基本不染色&有的株
系可看到根中很浅的染色!如图版
"
!
>#
"株系
<3==>+%%
#在营养生长期!不同株系的表现有一
定差异!一致的结果是!在根中基本都检测不到
FG=
染色&
FG=
染色最明显的部位是茎和叶柄!有
的株系在叶片中也有较强的染色!如图版
"
!
d!
"株
系
<3==>+!
#*
B!
"株 系
<3==>+
#*
_!
"株 系
<3==>+#!
#*
>!
"株系
<3==>+%%
#株系
<3==>+%
表现出典型的茎特异表达模式"图版
"
!
!^
#
@?@?@
!
不同启动子驱动的
120
基因表达水平
!
根
据
FG=
染色程度初步比较
@4BE%&=
和
<3==>
在
烟草中的启动子活性可知!
<3==>
低于
@4BE%&=
启动子!在营养生长期表现更明显为了进一步量
化比较二者的启动子活性!根据
FG=
染色结果!选
择
*
个携带
@4BE%&=
$
FG=
的*
#"
个携带
<3==>
$
FG=
的
P
"
代转基因株系的
P
!
代家系群体!采用
实时定量
>@O
分析
!"#
基因表达水平
图
%
!
A
显示!
*
个株系中
@4BE%&=
启动子活
性差异较大!其中活性最高的是
%&=+!
株系!在
$
个
营养器官中都有较高水平的
!"#
表达!其中根中表
达最低!仍达到
$%&(
的
,-$
倍&叶片中表达最高!
是
$%&(
的
&(-&
倍
%&=+$
和
%&=+#!
株 系 中
@4BE%&=
启动子活性相对较低!最低值出现在
%&=+#!
株系的根中!
!"#
表达量只有
$%&(
的
!"H
&最高值是
%&=+#!
株系的叶柄中!
!"#
表达量
是
$%&(
的
$
倍!这一株系中
!"#
表达量最高值是
最低值的
!"
倍其他
%
个株系中
@4BE%&=
启动
子活性处于这两个株系之间定量
>@O
结果与
FG=
染 色 结 果 是 一 致 的这 一 结 果 还 表 明!
@4BE%&=
虽然是最常用的典型的组成型启动子!
它在不同转基因株系*同一转基因植株的不同器官
中!活性也有很大差异这与文献+
#"
,报道的组成
型启动子表达水平在不同细胞类型中会有较大差异
的结果是一致的
图
%
!
C
是携带
<3==>
$
FG=
的
#"
个转基因
烟草株系营养生长期根*茎*叶柄和叶片中
!"#
基
因相对于
$%&(
基因的表达量玉米茎特异启动子
<3==>
在烟草中也具有很强的启动子活性!但其活
性在不同株系以及同一株系不同营养器官中均有明
!*
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
显差异
<3==>
在同一植株不同器官中最高启动子活
性!在
#"
个转基因烟草株系中并不一致$在
<3==>+
!
*
<3==>+%
*
<3==>+*
*
<3==>+,
和
<3==>+#!
这
&
个
株系的叶柄中活性最高!在
<3==>+#
*
<3==>+
*
<3==>+!(
和
<3==>+%%
这
$
个株系的叶片中活性最
高!在
<3==>+%$
株系的根中活性最高在茎中
<3==>
具有较高启动子活性"
!"#
表达量超过
$%8
&(
表达量#的株系有
&
个!占全部检测株系的
&"H

<3==>
在同一植株不同器官中最低启动子活
性!在
#"
个转基因烟草株系中也不完全一致!但呈
现根中活性较低的趋势$有

个株系中
<3==>
启动
子活性在根中最低!占全部株系的
"H
&其中
<3==>+,
株系根中
<3==>
启动子活性最低!
!"#
表 达量只有
$%&(
的
*f
!而在其叶柄中
!"#
表达
量是
$%&(
的
$-*%
倍!是其根中
!"#
表达量的
,""
倍&
<3==>+
株系根中
<3==>
活性是这

个株系
中最高的!
!"#
表达量也只有
$%&(
的
%$H
!该株
图
$
!
@4BE%&=
和
<3==>
在转基因烟草
营养器官中的平均启动子活性
/`
9
-$
!
A[NW4
9
N
?
W;3;UNW4:U/[/U/N0;V@4BE%&=41X
<3==>/1X/VVNWN1U;W
9
410;VUW410
9
N1/:U;Y4::;
?
541U0
图
%
!
@4BE%&=
和
<3==>
在转基因烟草中启动子活性及比较
A-
携带
@4BE%&=
$
FG=
转基因株系中
!"#
基因的相对表达水平&
C-
携带
<3==>
$
FG=
转基因株系中
!"#
基因的
相对表达水平&大小写字母只表示同一株系的
$
个不同器官中
FG=
相对表达水平差异的显著性
/`
9
-%
!
>W;3;UNW4:U/[/U
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4W/0;1;V@4BE%&=41X<3==>/1UW410
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A-ON54U/[NN6
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@4BE%&=
$
FG=
&
C-ON54U/[NN6
?
WN00/;1
5N[N5;V!"#/1UW410
9
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9
<3==>
$
FG=
&
@4
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/U45041X5;7NW:40N5NUUNW0/1URN:R4WU;15
8
/1X/:4UNURN0/
9
1/V/:41UX/VVNWN1:N;VFG=WN54U/[NN6
?
WN00/;15N[N543;1
9
V;MWX/VVNWN1U;W
9
4107/UR/1UW410
9
N1/:5/1N
%*
&
期
!!!!!!!!!!
杨学文!等$玉米茎特异启动子克隆及其在转基因烟草中的活性分析
系
<3==>
活性最高的是在叶片中!
!"#
表达量是
$%&(
的
##-*
倍!是其根中
!"#
表达量的
$"
倍
计 算
*
个烟草转基因株系中
@4BE%&=
启动子
的平均活性*
#"
个烟草转基因株系中
<3==>
启动子
平均活性!并进行比较"图
$
#!结果表明!在转基因烟
草中!
<3==>
在叶柄中启动子活性最高!平均可达到
$%&(
的
!-,#
倍&在根中活性最低!平均是
$%&(
的
!(-*H
&
<3==>
启动子活性明显低于
@4BE%&=
!在
根*茎*叶柄和叶片中!
<3==>
活性分别是
@4BE%&=
的
#"-&H
*
!&-,H
*
#*-H
和
#!-#H

%
!
讨
!
论
本实验根据
@/1X
8
F;[N1XNW
报道的
#
个玉米
茎特异表达启动子序列!在玉米自交系(综
%#
)中克
隆到了该启动子!命名为
<3==>
在玉米基因组
中!
<3==>
启动的基因是一个与高粱茎特异表达基
因"
FN1C41e
登录号$
AT,$*("$
#的同源基因!在玉
米中也是茎特异表达!功能未知本实验研究了
<3==>
在转基因烟草中的表达模式!结果表明!
<3==>
活性低于
@4BE%&=
启动子&
#"
个转基因株
系统计结果表明!
<3==>
具有地上营养器官表达特
异性$在叶柄种活性最高!其次是叶片和茎!在根中
的启动子活性最低
本实验结果表明!在同一转基因植株不同器官!
组成型
@4BE%&=
启动子的活性差异很大!这与
C4XN
等+#",的报道是一致的本实验对同一载体的
多个转基因株系的研究进一步证明!在不同转基因
株系中!外源基因表达水平有较大差异!这可能是不
同转化事件位置效应导致的!或是插入不同拷贝数
的结果因此!在转基因试验研究中!应该用多个转
基因株系来统计表型才能更有说服力&在转基因育
种研究中!更需要得到较多的转基因株系才能从中
筛选最符合育种目标的植株
王春燕等+##,报道!同一启动子在不同植物间启
动效率有差异!本实验结果也支持这一观点玉米
茎特异启动子
<3==>
在转基因烟草中活性最高的
营养器官并不是茎!而主要是叶柄!其次是叶片和
茎!在根中表现很低的启动子活性出现这样的结
果的主要原因可能是单子叶植物玉米和双子叶植物
烟草在形态结构*生长发育及进化上差异均较大!从
而使得来自于玉米的启动子在烟草中没有表现出完
全一致的活性模式尽管如此!玉米茎特异启动子
<3==>
在转基因烟草中仍具有较高的活性!同时该
启动子又是植物来源的启动子!可作为双子叶植物
基因工程的启动子!尤其是拟通过基因工程技术进
行地上营养器官改良!如牧草转基因育种!具有很大
的应用前景
参考文献!
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CDJJ
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染色结果
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%
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表达
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的转基因烟草
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%
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分别为转基因株系
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*
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图标中字母后的数字$
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幼苗期"
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%
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片真叶#&
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营养生长期"
*
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片真叶#!图中是根*叶柄切
段*茎段和叶片切段
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