全 文 ：书棉纤维特异启动子犔犜犘１２驱动的基因
狆犺犪犅、狆犺犪犆双价载体构建
孟亚雄１，２，张金文３，马小乐３，张金林４，仲军３，王化俊２
（１．甘肃农业大学研究测试中心，甘肃 兰州７３００７０；２．甘肃省作物遗传改良与创新重点实验室，甘肃 兰州７３００７０；
３．甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州７３００７０；４．兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州７３００２０）
摘要：聚羟基丁酸酯（ＰＨＢ）具有抗皱、保暖等特性，若棉纤维中存在ＰＨＢ则棉纤维保暖性和抗皱性将会提高，因此
通过基因工程技术手段将聚羟基丁酸酯的合成酶基因导入棉花中，就有可能在棉纤维发育过程中合成ＰＨＢ，提高
棉纤维的抗皱性、保暖性和防水等特性，从而达到改良棉纤维的品质。本研究分离了棉纤维特异启动子ＬＴＰ１２和
聚羟基丁酸酯合成酶基因狆犺犪犅和狆犺犪犆，并构建了由ＬＴＰ１２驱动的基因狆犺犪犅和狆犺犪犆 的双价植物表达载体
ｐＢＬＴＰＰＢＰＣ。
关键词：载体；聚羟基丁酸酯；棉纤维；启动子
中图分类号：Ｑ９４３．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１０）０３０１７００７
棉花（犌狅狊狊狔狆犻狌犿ｓｐｐ．）是纺织工业的重要原料，也是重要的经济作物和战略物资。在我国棉花生产发展历
史过程中，优良品种起到了其他技术不可替代的作用。然而，尽管我国在棉花育种上已取得了一定的成就，但在
过去的育种中，只注重产量和纤维长度的改良，对纤维的内在品质重视不够［１］。根据对棉花的遗传学研究，棉纤
维品质与产量之间存在负相关［２］，用传统育种很难打破这种链锁关系，同步改良纤维品质与产量难度较大。加之
过去几十年中，我国棉花育种工作侧重于产量水平的提高，对具有优良棉纤维品质的育种材料积累很少，要在短
期内通过常规育种方法很难奏效。基因工程技术是在分子水平上对 ＤＮＡ的重组，可打破基因间链锁和物种间
的界限，将不同来源的基因有目的的导入受体基因组中，有目标的改良生物的遗传性状，具有目标明确、针对性强
的突出优点［３６］。因此，在育种水平相当高的今天，我国棉花品质改良只有把常规技术与基因工程技术有机地结
合起来，将动物、植物及微生物中的有关纤维品质基因导入棉花，将会有效地提高棉纤维品质，缩短育种年限，加
快棉花品质育种的进程，使我国棉花品质育种，特别是纤维内在品质上达到世界先进水平。
聚羟基丁酸酯（ｐｏｌｙ３ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒａｔｅ，ＰＨＢ）是研究最早、最清楚的一种聚羟基脂肪酸酯（ｐｏｌｙｈｙｄｒｏｘｙ
ａｌｋａｎｏａｔｅｓ，ＰＨＡ），是一些微生物细胞内的一种内源性贮藏物质，以颗粒状态存在于细胞中［３］，它是一种天然的
可降解的热塑性聚酯，除具有质轻、弹性、可塑性和抗射线性等特性外，还具有一些特殊性能，如压电性和生物可
降解性［４，７］。聚羟基丁酸酯（ＰＨＢ）的合成需要３种酶，即编码乙酰ＣｏＡ还原酶的狆犺犪犅，编码ＰＨＢ合成酶的
狆犺犪犆和编码β－酮硫解酶的ｐｈａＡ，３酶即β－酮硫解酶催化２个乙酰辅酶Ａ的Ｃ－Ｃ结合，依赖ＮＡＤＰＨ的乙
酰还原酶催化立体选择性的反应，从乙酰辅酶Ａ产生Ｄ（）３羟基丁酰辅酶Ａ，最后通过ＰＨＢ聚合酶将Ｄ（）３
羟基丁酰辅酶通过酯键连接成聚酯［５］。由于植物本身具有β－酮硫解酶，因此，要使棉纤维生产ＰＨＢ，只需使棉
花植株具有合成乙酰辅酶Ａ还原酶和ＰＨＡ合成酶的能力，在棉纤维纤维腔就有可能合成第２种有用的多聚体，
则新产生的棉纤维将具有天然纤维素及新多聚物的综和特性，达到对棉纤维品质改良的作用［８］。许多研究证明，
若在棉纤维中存在ＰＨＢ，棉纤维的保暖性、抗皱性会得到提高［９］。因此，若通过基因工程手段将合成聚羟基丁酸
酯的基因（狆犺犪犅、狆犺犪犆）导入棉花品种中，就有可能使棉纤维发育过程中合成ＰＨＢ。用这样的棉纤维纺织品制作
的衣料既具有棉花的舒适、透气性，又具有化纤的防水、保温等优点，这对改善棉纤维品质和扩大其应用范围将具
１７０－１７６
２０１０年６月
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
第１９卷 第３期
Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．３
收稿日期：２００９１１２０；改回日期：２００９１２２１
基金项目：甘肃省农业生物技术研究与应用开发项目（ＧＮＳＷ２００７０１）资助。
作者简介：孟亚雄（１９７７），男，甘肃会宁人，助理研究员，在读博士。Ｅｍａｉｌ：ｙｘｍｅｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｗｈｕａｊｕｎ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ
有重要作用［６］。目前，这一研究已成为世界棉花品质改良的热点。
本研究以改善棉纤维保暖性及其织物的抗皱性为目标，采用基因工程技术克隆ＰＨＢ合成酶基因（狆犺犪犅和
狆犺犪犆）和棉纤维发育特异启动子，并将基因狆犺犪犅和狆犺犪犆置于棉纤维特异表达启动子驱动之下，构建出棉纤维
特异表达的双价植物表达载体ｐＢＬＴＰＰＢＰＣ。旨在将含有基因狆犺犪犅和狆犺犪犆 植物表达载体ｐＢＬＴＰＰＢＰＣ导入
棉花中，达到对棉纤维的保暖性及其织物的抗皱性等性状进行改良。
１ 材料与方法
１．１ 材料
植物材料：为中棉１９号，由亚盛集团北京博士后科研工作站实验室提供。菌株及质粒：克隆宿主菌大肠杆菌
（犈狊犮犺犲狉犻犮犺犻犪犮狅犾犻）ＤＨ５α，表达宿主菌大肠杆菌ＢＬ２１（Ｄ３），植物表达载体质粒ｐＢＩ１２１和原核表达载体ｐＥＴ２８ａ
由亚盛集团北京博士后科研工作站实验室提供。ＴａｑＤＮＡ聚合酶、连接酶、限制性内切酶、ｐＵｃｍＴＶｅｃｔｏｒ载体
等试剂购自上海生工。
１．２ 棉花总基因组ＤＮＡ的提取（用改良ＣＴＡＢ法）和棉纤维特异启动子ＬＴＰ１２克隆
棉纤维特异启动子的克隆分离，根据ＧｅｎＢａｎｋ中检索到的ＬＴＰ１２序列，利用ＰＣＲ技术从棉纤维基因组中
分离棉纤维特异启动子ＬＴＰ１２。通过分子生物学分析软件Ｏｌｉｇｏ６．０设计合成了以下２条引物（北京赛百盛生
物技术公司），Ｐ１：５′ＧＣＧＡＡＧＣＴＴＧＧＴＡＣＣＡＡＡＣＡＡＴＴＡＡＧＴＡＴＴＧＡ３′；Ｐ２：５′ＧＣＧＧＧＡＴＣＣＣＴＴＡＡＧ
ＧＡＣＡＴＴＧＡＧＣＴＡＧＣＣ３′。
１．３ 聚羟基合成酶基因狆犺犪犅与狆犺犪犆的克隆分离
根据ＧｅｎＢａｎｋ中检索到的狆犺犪犅 和狆犺犪犆 序列，利用ＰＣＲ技术从真养产碱杆菌（犃犾犮犪犾犻犵犲狀犲狊犲狌狋狉狅狆犺狌狊）
Ｈ１６中分离这２个基因。通过分子生物学分析软件Ｏｌｉｇｏ６．０设计合成了以下引物（北京赛百盛生物技术公司），
狆犺犪犅引物ＰＢ１：５′ＧＣＧＧＧＡＴＣＣＴＧＡＣＣＡＴＧＡＣＴＣＡＧＣＧＣＡＴＴＧ３′；ＰＢ２：５′ＧＣＧＧＡＧＣＴＣＡＧＧＣＡＡＧＣＴ
ＴＧＴＣＡＧＣＣＣＡＴＡＴＧ３′。狆犺犪犆引物ＰＣ１：５′ＧＣＧＧＧＡＴＣＣＡＣＣＡＴＧＧＣＧＡＣＣＧＧＣＡＡＡＧＧＣＧ３′；ＰＣ２：５′
ＧＣＧＧＡＧＣＴＣＧＴＣＡＴＧＣＣＴＴＧＧＣＴＴＴＧＡＣＧＴＡＴＣＧ３′。
１．４ 棉纤维特异启动子ＬＴＰ１２驱动的双价植物表达载体ｐＢＬＴＰＰＢＰＣ的构建
用犎犻狀犱ＩＩＩ和犅犪犿犎Ｉ酶切植物表达载体ｐＢＩ１２１，回收大片段，然后将回收的大片段与启动子ＬＴＰ１２连接，
构建成ｐＢＬＴＰ植物表达载体，再用犅犪犿犎Ｉ＋犛犪犮Ｉ酶切载体ｐＢＬＴＰ，回收酶切的大片段，然后分别将回收的大片
段与基因狆犺犪犅、狆犺犪犆片段相连接，构建成由棉纤维特异启动子驱动的表达载体ｐＢＬＴＰＰＢ和ｐＢＬＴＰＰＣ。最后
用犎犻狀犱ＩＩＩ＋犈犮狅犚Ｉ酶切载体ｐＢＬＴＰＰＢ，回收小片段，同时用犎犻狀犱ＩＩＩ＋犆犾犪Ｉ对ｐＢＬＴＰＰＣ载体进行酶切，电泳
回收目的片段ｐＢＰＰＣＬＴＰ（１４１２２ｂｐ），然后分别将目的片段ｐＢＰＢＬＴＰ的犈犮狅犚Ｉ端与ｐＢＰＣＬＴＰ的犆犾犪Ｉ端补
平，再按体积比４∶１混合，在１０μＬ反应体系中加入１０ＵＴ４ＤＮＡ连接酶进行连接，构建成双价载体ｐＢＬＴＰ
ＰＢＰＣ（图１）。
图１ 棉纤维特异表达载体狆犅犔犜犘犘犅犘犆
犉犻犵．１ 犛狆犲犮犻犳犻犮犲狓狆狉犲狊狊犻狅狀狏犲犮狋狅狉狆犅犔犜犘犘犅犘犆狅犳犮狅狋狋狅狀犳犻犫犲狉
２ 结果与分析
２．１ 棉花特异启动子的克隆
利用ＰＣＲ克隆技术在棉花总基因组中分离棉纤维特异性启动子ＬＴＰ１２，结果显示，扩增出１条约７５０ｂｐ的
特异性条带（图２），回收特异片段并连接到ｐＵｃｍＴＶｅｃｔｏｒ中，然后导入大肠杆菌筛选出阳性克隆并进行测序分
１７１第１９卷第３期 草业学报２０１０年
析。将测序结果与ＧｅｎＢａｎｋ中的ＬＴＰ１２序列比较，结
图２ 棉纤维特异启动子犔犜犘１２犘犆犚检测
犉犻犵．２ 犘犆犚狉犲狊狌犾狋狅犳狆狉狅犿狅狋犲狉狅犳犮狅狋狋狅狀犳犻犫犲狉犔犜犘１２
Ｍ：ＤＧＬ２０００ｍａｒｋｅｒ；１，２：启动子ＬＴＰ１２的ＰＣＲ扩增结果
ＰＣＲｒｅｓｕｌｔｏｆｐｒｏｍｏｔｅｒｏｆｃｏｔｔｏｎｆｉｂｅｒＬＴＰ１２
果其同源性达到９８．２％，在整个序列的６０～１３０ｂｐ间
与原序列有７个碱基不同，其余完全吻合，并且其作
为启动子的各个功能原件齐全。
２．２ 基因狆犺犪犅与狆犺犪犆的克隆分离
以真养产碱杆菌 Ｈ１６的ＤＮＡ为模板进行ＰＣＲ
扩增（引物ＰＢ１、ＰＢ２），用琼脂糖凝胶电泳检测，结果
显示，扩增出１条约７８０ｂｐ的条带（图３），其分子量大
小与基因狆犺犪犅 的大小相符。将 ＰＣＲ 产物连接到
ｐＵＣｍＴＶｅｃｔｏｒ上，然后导入大肠杆菌筛选出阳性克
隆并进行测序分析，将测序结果与ＧｅｎＢａｎｋ中序列比
较，结果其同源性达９９．８％。其推测的蛋白质与已知
基因推测蛋白质的氨基酸序列相似性达９９．６％。
用真养产碱杆菌 Ｈ１６提取的ＤＮＡ作模板进行
ＰＣＲ扩增（ＰＣ１、ＰＣ２），结果显示，扩增出１条约１８００
ｂｐ条带（图４）。回收ＰＣＲ产物连接到ｐＵＣｍＴＶｅｃ
ｔｏｒ上，然后转化到大肠杆菌中，筛选出阳性克隆并测序分析。将克隆片段的测序结果与ＧｅｎＢａｎｋ中序列比较，
结果同源性达９８．０％。其推测的蛋白质与已知基因推测蛋白质的氨基酸序列相似性达９７．０％。
２．３ 双价植物表达载体ｐＢＬＴＰＰＢＰＣ
２．３．１ 载体ｐＢＬＴＰＰＢ的构建及检测 用犎犻狀犱ＩＩＩ＋犅犪犿犎Ｉ酶切载体ｐＢＩ１２１，然后回收大片段，再将大片段与
启动子ＬＴＰ１２连接，转入宿主菌大肠杆菌中，构建成表达载体ｐＢＬＴＰ，再将载体ｐＢＬＴＰ用犅犪犿犎Ｉ＋犛犪犮Ｉ进行
双酶切，切下犌犝犛基因，回收大片段，同样用犅犪犿犎Ｉ＋犛犪犮Ｉ酶切载体ｐＵＣｍＰＢ，然后将目的片段与酶切后的
ｐＢＬＴＰ回收大片段相连接并导入大肠杆菌，筛选出重组子，并对重组子进行酶切鉴定（图５），从图中可以看到在
泳道中切下１条约７８０ｂｐ的条带，即得载体ｐＢＬＴＰＰＢ。
图３ 基因狆犺犪犅犘犆犚结果
犉犻犵．３ 犘犆犚狉犲狊狌犾狋狅犳犵犲狀犲狆犺犪犅
Ｍ：ＤＧＬ２０００ｍａｒｋｅｒ；１，２：基因狆犺犪犅ＰＣＲ扩增结果
ＰＣＲｒｅｓｕｌｔｏｆｇｅｎｅ狆犺犪犅
图４ 基因狆犺犪犆的犘犆犚结果
犉犻犵．４ 犘犆犚狉犲狊狌犾狋狅犳犵犲狀犲狆犺犪犆
Ｍ：ＤＧＬ２０００ｍａｒｋｅｒ；１，２：基因狆犺犪犆ＰＣＲ扩增结果
ＰＣＲｒｅｓｕｌｔｏｆｇｅｎｅ狆犺犪犆
２７１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．３
２．３．２ 载体ｐＢＬＴＰＰＣ的构建及检测 用犅犪犿犎Ｉ＋犛犪犮Ｉ酶切载体ｐＢＬＴＰ，切下犌犝犛基因片断，回收大片段，
同时用犅犪犿犎Ｉ＋犛犪犮Ｉ酶切载体ｐＵＣｍＰＣ，将基因狆犺犪犆与酶切后的ｐＢＬＴＰ连接，然后将连接产物导入到大肠
杆菌ＤＨ５α中，筛选重组子，再对重组子进一步酶切鉴定（图６），从图６中可看到在泳道１中切下１条约１８００ｂｐ
的条带，与目的片断大小相符，说明目的片断被连到载体ｐＢＬＴＰ中。
图５ 表达载体狆犅犔犜犘犘犅酶切检测结果
犉犻犵．５ 犚犲狊狌犾狋狅犳狉犲狊狋狉犻犮狋犻狅狀犲狀狕狔犿犲犱犻犵犲狊狋犻狀犵
犲狓狆狉犲狊狊犻狅狀狏犲犮狋狅狉狆犅犔犜犘犘犅
Ｍ：ＤＧＬ２０００ｍａｒｋｅｒ；１，２：酶切的假阳性结果Ｒｅｓｕｌｔｆａｌｓｅ
ｐｏｓｉｔｉｖｅｏｆｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｅｎｚｙｍｅｄｉｇｅｓｔｉｎｇ；３：酶切的阳性
结果Ｒｅｓｕｌｔｐｏｓｉｔｉｖｅｏｆｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｅｎｚｙｍｅｄｉｇｅｓｔｉｎｇ
图６ 植物表达载体狆犅犔犜犘犘犆的酶切检测结果
犉犻犵．６ 犚犲狊狌犾狋狅犳狉犲狊狋狉犻犮狋犻狅狀犲狀狕狔犿犲犱犻犵犲狊狋犻狀犵
犲狓狆狉犲狊狊犻狅狀狏犲犮狋狅狉狆犅犔犜犘犘犆
Ｍ：ＤＧＬ２０００ｍａｒｋｅｒ；１：酶切的阳性结果Ｒｅｓｕｌｔ
ｐｏｓｉｔｉｖｅｏｆｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｅｎｚｙｍｅｄｉｇｅｓｔｉｎｇ
２．３．３ 载体ｐＢＬＴＰＰＢＰＣ的构建及检测 用犈犮狅犚Ｉ＋犎犻狀犱ＩＩＩ双酶切载体ｐＢＬＴＰＰＢ，切下目的片段（狆犺犪犅＋
ＬＴＰ１２），回收目的片段并补平犈犮狅犚Ｉ端，同时用犎犻狀犱ＩＩＩ＋犆犾犪Ｉ酶切载体ｐＢＬＴＰＰＣ，回收酶切的大片段并且补
平犆犾犪Ｉ端，然后将回收的片段按４∶１混合，加入１０Ｕ的Ｔ４ＤＮＡ连接酶进行连接，并将连接产物导入大肠杆菌
ＤＨ５α中，筛选重组子，并对重组子用犅犪犿犎Ｉ酶切，鉴定（切下基因狆犺犪犅与狆犺犪犆上带的启动子ＬＴＰ１２）（图７），
切下１条约为１６００ｂｐ的条带（基因狆犺犪犅和棉纤维启动子ＬＴＰ１２）。同时对重组子ｐＢＬＴＰＰＢＰＣ进行ＰＣＲ检
测（图８），扩增出７８０（基因狆犺犪犅）和１８００ｂｐ（基因狆犺犪犆）的２条带。
３ 讨论
棉花纤维是由单个表皮成纤维细胞拉长特异分化形成，纤维的强度等品质性状主要依赖纤维细胞初生壁、次
生壁中的化学成分与分子结构，这就为通过细胞内表达ＰＨＢ来增强棉纤维的保暖性、抗皱性，从理论上提供了
可行性［１７］。目前，已有在棉纤维中成功合成ＰＨＢ的报道［９］。虽然在棉纤维中合成ＰＨＢ已有成功的例子，但要
使其能够在生产中得到广泛的应用，还有很多问题值得考虑。比如，使基因在棉纤维细胞中的高效定位表达问
题。要使基因在受体细胞中获得高效表达，对表达载体的选用是十分关键的，而对表达载体的选择则需考虑很多
因素，其中，对启动子的选择是转基因中一个重要环节［１６］。因此，在考虑利用基因工程手段将外源基因导入棉花
时，一个重要的环节是获得能够在棉花成纤细胞内控制外源基因表达的调控元件［１５］（启动子，增强子等）。在改
良棉纤维的试验中，为使目的基因在棉花纤维中能够高效表达，就应选一些组织特异的调控元件，在棉株生长到
一定时期，启动元件才驱动它所控制基因的转录表达，这样既不会对棉花植株本身的生长造成影响，同时又有利
于目的基因的表达。研究报道［９，１８］，在棉花纤维中已分离出的１０多个基因的ｃＤＮＡ，并且有些基因已得到它们
的ｍＲＮＡ，如犉犫犔２犃、犈６、犔犜犘１２等，这些与棉纤维发育有关的基因在棉花的不同生长时期才开始起作用。由
于其表达的特异性，为棉纤维的改良提供了有效途径。
３７１第１９卷第３期 草业学报２０１０年
图７ 载体狆犅犔犜犘犘犅犘犆酶切检测图酶切检测结果
犉犻犵．７ 犚犲狊狌犾狋狅犳狉犲狊狋狉犻犮狋犻狅狀犲狀狕狔犿犲犱犻犵犲狊狋犻狀犵
犲狓狆狉犲狊狊犻狅狀狏犲犮狋狅狉狆犅犔犜犘犘犅犘犆
Ｍ：ＤＧＬ２０００ｍａｒｋｅｒ；１：酶切结果Ｒｅｓｕｌｔｏｆ
ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｅｎｚｙｍｅｄｉｇｅｓｔｉｎｇ
图８ 载体狆犅犔犜犘犘犅犘犆的犘犆犚检测结果
犉犻犵．８ 犚犲狊狌犾狋狅犳犘犆犚犱犲狋犲犮狋犻狅狀狅犳犲狓狆狉犲狊狊犻狅狀
狏犲犮狋狅狉狆犅犔犜犘犘犅犘犆
Ｍ：ＤＧＬ２０００ｍａｒｋｅｒ；１，２：基因狆犺犪犅的ＰＣＲ检测结果
ＲｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅＰＣＲｇｅｎｅｓ狆犺犪犅；３，４：基因狆犺犪犆的
ＰＣＲ检测结果ＲｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅＰＣＲｇｅｎｅｓ狆犺犪犆
对克隆的棉纤维启动子ＬＴＰ１２的主要调控元件进行分析［１２］。其中在启动子ＬＴＰ１２的２３０～２９０和５７０～
６４０ｂｐ处含有２个非常保守的ＣＭＡ２ａ为中心的光调控区，通过分析发现在５７０～６４０ｂｐ的区域位于ＴＡＴＡ框
架的上游处，在这段含有正向的ＣＭＡ２ａ，ＢｏｘＩ，Ｉｂｏｘ和１个反向的ＢｏｘＩＩ。该区域的ＢｏｘＩＩ是与ＡＥＢｏｘＣ重叠出
现的，而ＢｏｘＩ是与ＬＡＭＰ重叠出现的。以上这些序列的组合都是比较典型的光调控区域。在ＴＡＴＡ框的下游
含有１个重叠的ＬＡＭＰ区和ＧＡＴＡｂｏｘ，还有文献报道在转录区的５′非翻译区仍可以对光调控产生影响，所以
在ＴＡＴＡ框下游的 ＧＡＴＡ 区可能对调控过程也有一定的影响。与之类似在２３０～２９０ｂｐ处也含有１个
ＣＭＡ２ａ为核心的光调控区域，而且在ＣＭＡ２ａ上下游还有ＧＡＧｂｏｘ，Ｇｂｏｘ，Ｇａｂｏｘ等一系列与光调控有关的区
域。由于将本研究中克隆到的ＬＴＰ１２片段与原序列比较，只在前６０～１３０ｂｐ有７个碱基不同，并且对克隆到的
启动子的调控结构未产生影响，这可能是由于棉花品种间的差异造成的。
ＰＨＢ具有质轻，弹性、可塑性好和抗射线性等特性。它是目前分子材料研究中的一个热门课题，是分子材料
中的一种新型材料。目前，ＰＨＢ的生产主要是依靠微生物发酵生产方式生产，但微生物发酵生产ＰＨＢ存在价格
昂贵等问题，而随着重组ＤＮＡ技术和植物基因工程的迅速发展，一些大公司相继开展了利用转基因植物作为生
物反应器生产ＰＨＢ等生物降解塑料的研制［９］。随着分子生物学的发展，利用转基因植物作为生物反应器生产
有用化合物已成为一个全新的研究领域。同细菌发酵系统相比，植物具有自身可利用的丰富碳源，不需要昂贵的
发酵底物，生产成本低廉，并可对真核蛋白进行正确的翻译后加工，形成具有活性的分子，而不需要复杂的发酵产
物后加工过程等特点，使人们逐渐看到植物作为廉价生物反应器的巨大潜力［１０，１１］，近年的许多研究证明了转基
因植物生产ＰＨＢ的可行性［１０］。
基于此，本研究利用克隆到的棉纤维特异启动子ＬＴＰ１２来调控ＰＨＢ合成酶基因在棉纤维中表达。ＬＴＰ１２
属于组织特异性启动子，它在棉纤维形成的后期表达。ＬＴＰ１２是一种在棉纤维发育过程中高丰度表达的脂转移
蛋白，并且其蛋白产物分泌到细胞的外周空间。因此利用它的启动元件和信号元件来定位表达ＰＨＢ合成酶基
因有广阔的应用前景［１９］。另外，用棉纤维生产ＰＨＢ的先决条件是由于在棉纤维中本身就含有ＰＨＢ合成所必需
的β酮硫解酶（狆犺犪犃），因此在利用棉纤维合成ＰＨＢ时，只需导入乙酰ＣｏＡ还原酶基因（狆犺犪犅）与ＰＨＢ合成酶
基因（狆犺犪犆）就可以。所以本研究将ＰＨＢ的关键酶基因分别置于棉纤维特异启动子ＬＴＰ１２的驱动下，然后将其
串连起来，构建出双价植物表达载体［１３，１４］，然后通过基因转化将其导入棉花中，在棉纤维中合成ＰＨＢ。然而，虽
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然转ＰＨＢ基因棉纤维在制作冬衣等方面潜力很大，但目前获得转基因棉花的ＰＨＢ表达量较低，要实现转基因
棉花的商品化，尚需提高ＰＨＢ的表达量，开展深入的研究。
参考文献：
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ｏｇｙ，ＱｕａｌｉｔｙＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ａｎｄＴｅｘｔｉｌｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ［Ｍ］．Ｂｉｎｇｈａｍｔｏｎ，ＮＹ：ＦｏｏｄＰｒｏｄｕｃｔｓＰｒｅｓｓ，１９９９：２７１２９２．
５７１第１９卷第３期 草业学报２０１０年
犆狅狀狊狋狉狌犮狋犻狀犵犲狓狆狉犲狊狊犻狅狀狏犲犮狋狅狉狅犳犵犲狀犲狊狆犺犪犅犪狀犱狆犺犪犆犱狉犻狏犲犱
犫狔狊狆犲犮犻犳犻犮狆狉狅犿狅狋犲狉犔犜犘１２犳狅狉犮狅狋狋狅狀犳犻犫犲狉
ＭＥＮＧＹａｘｉｏｎｇ１，２，ＺＨＡＮＧＪｉｎｗｅｎ３，ＭＡＸｉａｏｌｅ３，ＺＨＡＮＧＪｉｎｌｉｎ４，
ＺＨＯＮＧＪｕｎ３，ＷＡＮＧＨｕａｊｕｎ２
（１．ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓＣｅｎｔｅｒ，ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；
２．ＧａｎｓｕＫｅｙＬａｂｏｆＣｒｏｐＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄＧｅｒｍｐｌａｓｍＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；
３．ＣｏｌｅｇｅｏｆＡｇｒｏｎｏｍｙ，ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；４．Ｃｏｌｅｇｅｏｆ
ＰａｓｔｏｒａｌＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００２０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｐｏｌｙ３ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒａｔｅ（ＰＨＢ）ｐｏｓｓｅｓｓｅｓａｎｔｉｗｒｉｎｋｌｅａｎｄｓｔａｙｗａｒｍｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎ
ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｚｅｄｔｈａｔｔｈｅａｎｔｉｗｒｉｎｋｌｅａｎｄｓｔａｙｗａｒｍａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｔｔｏｎｆｉｂｅｒｗｏｕｌｄｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｉｆｆｉｂｅｒｃｏｎｔａｉｎｓ
ＰＨＢ．ＴｈｅｇｅｎｅｔｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｃｏｔｔｏｎｐｌａｎｔｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｔｈｅＰＨＢｓｙｎｔｈｅｓｉｓｗｏｕｌｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｉｎｃｏｒ
ｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＰＨＢｉｎｔｏｃｏｔｔｏｎｆｉｂｅｒ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｗａｔｅｒｐｒｏｏｆａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｔｉｗｒｉｎｋｌｅａｎｄｓｔａｙｗａｒｍｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ
ｔｉｃｓｏｆｃｏｔｔｏｎｆｉｂｅｒｓｈｏｕｌｄｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｔｈｅｃｏｔｔｏｎｆｉｂｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃｐｒｏｍｏｔｅｒＬＴＰ１２ａｎｄｔｗｏＰＨＢ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｇｅｎｅｓ（狆犺犪犅ａｎｄ狆犺犪犆）ｗｅｒｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｎｔｏａｐＢＩ１２１．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａｎｅｗｐｌａｎｔｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｖｅｃｔｏｒ
ｐＢＬＴＰＰＢＰＣｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｖｅｃｔｏｒ；ｐｏｌｙ３ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒａｔｅ；ｃｏｔｔｏｎｆｉｂｅｒ；ｐｒｏｍｏｔｅｒ
６７１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．３