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Cloning and Functional Analysis of OguCMS-related gene BoMF1 Promoter in Brassica oleracea

甘蓝Ogura 细胞质雄性不育相关基因BoMF1启动子的克隆及功能分析



全 文 :园 艺 学 报 2013,40(5):887–895 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期:2013–01–12;修回日期:2013–03–15
基金项目:国家自然科学基金项目(31171958);北京市自然科学基金项目(6102012);‘十二五’国家科技支撑计划项目(2012BAD02B01);
‘863’项目(2012AA1001);北京市科委重大科技项目(D111100001311002,D121100003412001)
* 通信作者 Author for correspondence(E-mail:yujihua@gsau.edu.cn;kangjungen@nercv.org)
甘蓝 Ogura 细胞质雄性不育相关基因 BoMF1
启动子的克隆及功能分析
郭盈盈 1,2,颉建明 1,简元才 2,郁继华 1,*,康俊根 2,*
(1 甘肃农业大学农学院,兰州 730070;2 北京市农林科学院蔬菜研究中心,农业部华北地区园艺作物生物学与种质
创制重点实验室,北京 100097)
摘 要:通过 TAIL-PCR 染色体步移技术,从甘蓝(Brassica oleracea L. var. capitata L.)基因组中克
隆到胞质雄性不育(OguCMS)相关基因 BoMF1 翻译起始位点上游 521 bp 的启动子序列。软件分析预测
表明,该启动子序列中存在多个顺式作用元件,包括 TATA-box、CAAT-box、MYB 结合位点、植物激
素响应单元等。为了研究该启动子的表达特性,亚克隆了 BoMF1 转录起始位点上游 521 bp 序列,将其置
换 pBI121 中的 CaMV35S 启动子,驱动其下游的 GUS 基因,构建植物表达载体 pBI121-BoMF1P,以 pBI121
空载体作为阳性对照,通过农杆菌(LBA4404)介导法转入拟南芥。结果表明,甘蓝 BoMF1 启动子序列
能驱动 GUS 基因在拟南芥花药发育晚期的花药和花粉中特异表达,表达具有组织特异性。
关键词:甘蓝;OguCMS;BoMF1 启动子;GUS;调控元件
中图分类号:S 635.1 文献标志码:A 文章编号:0513-353X(2013)05-0887-09

Cloning and Functional Analysis of OguCMS-related Gene BoMF1
Promoter in Brassica oleracea
GUO Ying-ying1,2,XIE Jian-ming1,JIAN Yuan-cai2,YU Ji-hua1,*,and KANG Jun-gen2,*
(1Gansu Agriculture University,Lanzhou 730070,China;2Beijing Vegetable Research Center,Beijing Academy of
Agriculture and Forestry Sciences,Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops(North
China),Ministry of Agriculture,Beijing 100097,China)
Abstract: ( )The regulative sequence 521 bp of OguCMS-related gene BoMF1 promoter from
Brassica oleracea ( was cloned by genomic walking TAIL-PCR). In silico analysis showed that this
sequence contained several acting elements,including TATA-box and CAAT-box,MYB binding sites,
phytohormone responsive elements and so on. In order to study the promoter function,a 521 bp promoter
sequence of BoMF1 was inserted upstream of the GUS reporter gene replacing the CaMV35S promoter of
pBI121. The plant expression vector pBI121-BoMF1P and pBI121 were transformed into Arabidopsis
thaliana with the Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404. It was suggested that pBI121-BoMF1P
could drive the GUS gene exclusively express in anther and pollen of Arabidopsis thaliana.
Key words:Brassica oleracea;OguCMS;BoMF1 promoter;GUS;cis-element

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雄性不育现象在植物中普遍存在,对育种工作极为重要,了解植物花药发育的全过程,明确其
分子机理是研究雄性不育的基础和关键,因此,植物雄性不育和花药发育的研究成为近年来发育生
物学领域研究的热点(Eckardt,2006)。甘蓝类作物中,已获得了具有 Ogura 细胞质雄性不育
(OguCMS)的甘蓝胞质不育类型,目前 OguCMS 材料在甘蓝中应用较广,其既是研究花药及花药
发育过程中核质互作遗传特性的理想材料,又是利用杂交优势进行品种改良的育种材料(方智远和
孙培田,2001)。近几年关于甘蓝显性雄性不育分子机理方面的研究已取得了显著成绩(娄平 等,
2003;康俊根,2006;Kang et al.,2008),而在细胞质雄性不育核质互作机理方面的研究尚未深入。
启动子是植物基因表达调控的重要顺式作用元件之一,目前已发现的启动子类型主要有组成型
启动子、诱导型启动子和组织特异型启动子。组成型启动子表现为在植物的各种组织都能表达,组
织特异型启动子是一类专一性启动子,指导基因在植物的某一特定时空表达,减少了植物营养的不
必要浪费(张春晓 等,2004)。参与植物育性发育过程的基因,表达上具有严格的时序性与部位性,
因此调控这些基因表达的启动子大多属于组织器官特异型启动子,如花(Paul et al.,1992)、果实
(Chengappa et al.,1999)、种子(Cahoon et al.,2000)等组织特异型表达启动子,已成为转基因
研究中发展前景较好的外源基因的启动子元件,目前人们越来越重视对组织特异表达启动子的研究
和应用(Shirsat et al.,1989;Yamamoto et al.,1991;Colleen et al.,1997)。研究比较详细的与花
药发育相关的组织特异型启动子,如 TA29、A9 等,这些在花药绒毡层中特异表达并且已经作为驱
动基因在花药中特异表达的功能元件得到广泛应用(Paul et al.,1992;Reynaerts et al.,1993)。本
实验室对甘蓝 BoMF1 的相关研究发现,该基因在花药中优势表达,在花药发育后期达到表达高峰
(刘海霞,2010),因此克隆 BoMF1 上游表达调控元件并研究其功能,不仅对于阐明 BoMF1 的功
能,而且对于开发新的花药特异启动元件,人工调控育性均具有重要的意义。
本试验中根据已获得的甘蓝雄性不育基因 BoMF1(刘海霞,2010),采用 TAIL-PCR(Thermal
Asymmetric Interlaced PCR)染色体步移技术,成功克隆到了雄性不育基因 BoMF1 的启动子,并通
过转基因方法研究了其在拟南芥中的表达时期和部位,进一步验证了 BoMF1 启动子驱动下游基因
在花药中特异表达的功能,为阐明 OguCMS 雄性不育相关的重要基因 BoMF1 的功能提供了必要的
信息。
1 材料与方法
1.1 材料
试验样品采集时间为 2012 年 6 月,载体构建于 2012 年 7 月,转基因拟南芥检测时间为 2012
年 8 月至 11 月,试验地点为北京市农林科学院蔬菜研究中心甘蓝课题组实验室。
用于 DNA 提取的甘蓝(Brassica oleracea L. var. capitata L.)材料取自北京市农林科学院蔬菜研
究中心甘蓝组回交 8 代以上的 OguCMS 结球甘蓝不育系‘464’及相应保持系‘463’,参照 Kang
等(2008)的策略取样,将材料用锡箔纸包好,立即投入液氮中固定,于–80 ℃冰箱中保存。
拟南芥(Arabidopsis thaliana)和植物表达载体 pBI121 由中国农业科学院蔬菜花卉研究所惠赠,
根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404 由北京市农林科学院小麦中心惠赠。
大肠杆菌(Escherichia coli)菌株 TOP10、载体 pEASY-T1 Vector、琼脂糖凝胶回收试剂盒、
DNA Marker 购于北京全式金生物技术有限公司;Taq DNA polymerase、氨苄青霉素(Amp)、卡那
霉素(Kan)、IPTG、X-gal、Real Master Mix SYBR GreenІ、质粒提取试剂盒购自北京天根生化科技
公司;各种限制性核酸内切酶与试剂购自 TaKaRa 公司;GUS 活性检测试剂购自 Sigma 公司;常用
5 期 郭盈盈等:甘蓝 Ogura 细胞质雄性不育相关基因 BoMF1 启动子的克隆及功能分析 889

的化学试剂为国产分析纯。PCR 扩增引物合成由上海生工生物技术服务有限公司完成,DNA 测序
由北京奥科生物技术有限公司完成。
1.2 方法
1.2.1 BoMF1启动子的克隆
以幼嫩叶片为材料,参照 CTAB 法提取甘蓝和拟南芥基因组 DNA(Kang et al.,2008)。以提取
的甘蓝基因组 DNA 为模板,在已知的 BoMF1 编码序列的基础上,设计 3 个与其边界距离不等的嵌
套的特异性引物 Bo1g63060-T1R、Bo1g63060-T2R、Bo1g63060-T3R,与简并引物 AD1、AD2、AD3、
AD4 随机组合。建立 4 个平行的 20 μL PCR 反应体系,TAIL-PCR 反应程序参照 Liu 和 Whitter(1995)
的方法进行。第 1 轮 PCR 用简并引物与特异性引物 Bo1g63060-T1R 扩增,第 2 轮 PCR 将前一轮的
PCR 产物稀释 50 倍,取 1 μL 作为反应模板,用简并引物与特异性引物 Bo1g63060-T2R 扩增,第 3
轮 PCR 将第 2 轮的 PCR 产物稀释 15 倍,取 1 μL 作为反应模板,用简并引物与特异性引物
Bo1g63060-T3R 扩增,经过 3 轮 PCR 扩增最终得到 BoMF1 的启动子序列(引物序列见表 1)。
1.2.2 BoMF1启动子作用元件分析
将甘蓝 BoMF1 启动子序列提交 PLACE 服务器(http:// www.dna.affrc. go.jp/PLACE/signalscan.
html),预测该启动子保守区域中潜在的顺式作用元件。
1.2.3 植物表达载体构建
植物表达载体 pBI121 是含有 CaMV35S 启动子和 GUS 基因系统的双元载体。为了研究 BoMF1
启动子的功能,本研究中用该启动子取代植物表达载体 pBI121 中的 CaMV35S 组成型启动子,与
GUS 报告基因结合,构建组织特异性表达载体 pBI121-BoMF1P。将引物 BoMF1PF 和 BoMF1PR(引
物序列见表 1,划横线处分别为内切酶 HindⅢ和 XbaⅠ的酶切位点)扩增得到的带酶切位点的 BoMF1
启动子的 DNA 片段克隆到 pEASY-T1 载体上,得到重组质粒 pEASY-T1-BoMF1P。重组质粒
pEASY-T1-BoMF1P 和 pBI121 质粒分别用限制性内切酶 HindⅢ和 XbaⅠ做双酶切,酶切片段用 1.2%
琼脂糖凝胶电泳分离。分别回收 pEASY-T1-BoMF1P 小片段和 pBI121 大片段,用 T4 DNA 连接酶
将 BoMF1 启动子连接到 pBI121 中,连接产物转化至大肠杆菌 TOP10 菌株感受态细胞中。经蓝白斑
筛选、PCR 检验和 HindⅢ、XbaⅠ双酶切鉴定,获得重组质粒,将经过 PCR 检验和双酶切鉴定都正
确的重组克隆载体其命名为 pBI121-BoMF1P。
1.2.4 BoMF1启动子转入拟南芥及 GUS表达鉴定
将重组质粒 pBI121-BoMF1P 转化至农杆菌 LBA4404 中(Holsters et al.,1978),转化平板的抗
生素筛选浓度为:卡那霉素 100 mg · L-1,利福平 50 mg · L-1。
拟南芥培养条件为:22 ℃下光照 16 h,20 ℃下暗培养 8 h,8 000 lx 光照强度,70%湿度。转化
拟南芥的方法采用农杆菌浸花法(Clough & Bent,1998)。利用 1/2MS 培养基筛选阳性植株,其抗
生素卡那霉素浓度为 50 mg · L-1。采用 CTAB 法提取转基因拟南芥和野生型拟南芥叶片的总 DNA,
用 BoMF1PF/R 和 NPTІІF/R 两对引物(引物序列见表 1)对 DNA 做 PCR 验证。PCR 扩增反应体系:
DNA 模板 3 μL,10 × PCR 缓冲溶液 2 μL,2.5 mmol · L-1 dNTPs 1.6 μL,特异引物(5 pmol · μL-1)1
μL,Taq 酶(2.5 U · μL-1)0.2 μL,加 ddH2O 补足到 20 μL。反应程序:94 ℃预变性 3 min;94 ℃变
性 30 s,58 ℃ 复性 45 s,72 ℃延伸 90 s,共 35 个循环;最后 72 ℃延伸 10 min。反应完毕后取 6 μL
于 1.2%的琼脂糖凝胶电泳检测,进一步筛选阳性植株。
转化拟南芥 GUS 染色及脱色:采集 PCR 检测为阳性的转基因拟南芥植株的茎、叶、花,进行
GUS 组织化学分析,GUS 染色的配置按照 Jefferson(1987)的方法进行,同时设立转 CaMV35S 启
动子的拟南芥为阳性对照,未转化的拟南芥为阴性对照。将待测材料和对照材料的茎、叶、花分别
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放入 1.5 mL 的 Eppendorf 管中,加入 GUS 染色液,37 ℃保温过夜,待染色斑点出现后,将染色组
织放入 70%乙醇中脱去叶绿素,至阴性对照为白色时用实体显微镜进行观察,并照相记录结果。
表 1 甘蓝 BoMF1 启动子步移及分析引物
Table 1 The genomewalker and analysis primers of BoMF1 promoter
引物名称
Name of primer
编号
Serial number
序列(5′–3′)
Primer sequence
Bo1g63060-T1R GGTAGCGAAGCGACGAGA
Bo1g63060-T2R ATAAACAATCTCACAACAGC
Bo1g63060-T3R AAACTAAACTTACGGCGATT
AD1 GTNCGASWCANAWGTT
AD2 NGTCGASWGANAWGAA
AD3 WGTGNAGWANCANAGA
基因组步移引物
Genomewalker primers
AD4 NCAGCTWSCTNTSCTT
BoMF1PF GATAAGCTTCCCTTGGTCGAGTGAGATG 载体构建引物
Primers for construction of fusion vector BoMF1PR GCTTCTAGAAACTAAACTTACGGCGATT
检测引物 NPTІІF TGGGCACAACAGACAATCGGCTGC
Primers for verification NPTІІR AGCGAATCGGGAGCGGCGATACCG
2 结果与分析
2.1 BoMF1 启动子序列的获得及验证
以甘蓝总 DNA 为模板,用 3 种特异引物分别和 4 种简并引物扩增,依照 TAIL-PCR 反应程序,
BoMF1 启动子在第 3 轮获得较单一的条带(图 1,A),选择单一明亮的条带回收测序,经软件
DNAMAN 比对,上、下游引物都能完全比对上,得到 521 bp 大小的序列。

图 1 BoMF1 启动子扩增及载体构建图
M:DNA 分子量标准;A:第 3 轮 TAIL-PCR 扩增产物;B:BoMF1 启动子全长扩增;C:pBI121-BoMF1P 载体构建检测。
Fig. 1 The promoter sequence of BoMF1 and vector construction
M:DNA marker;A:The third-time amplification of TAIL-PCR;B:Full length amplification of BoMF1 promoter;
C:Checking of pBI121-BoMF1P.
2.2 启动子顺式作用元件预测和序列分析
将甘蓝 BoMF1 启动子序列提交 PLACE 服务器进行分析,预测结果见图 2。CAAT-box 和
TATA-box 分别位于转录起始位点上游–49 bp 和–59 bp 处,推测该区域可能构成了 BoMF1 基因启
动子的核心序列。
分析还发现 BoMF1 基因启动子序列还含有多个与光强、紫外、抗性相关的元件。其中蓝光和
紫外光响应元件序列为 GGATT(–154 bp)(Thum et al.,2001),记为 Blue 或 UV-A light;另外,
抗病响应单元 BIHD(TGTCA)(Luo et al.,2005)位于–429 bp 处;在 BoMF1 启动子序列中还发
现与光调控相关的序列 GCCAC(–185 bp)(Block et al.,1990)。与组织特异表达相关的顺式作
用元件有:K 离子通道调节组织特异表达基因 STK-1(TAAAG,–131 bp)(Plesch et al.,2001);
5 期 郭盈盈等:甘蓝 Ogura 细胞质雄性不育相关基因 BoMF1 启动子的克隆及功能分析 891

花粉特异表达元件及增强子序列(Motifs)GTGA(Rogers et al.,2001)分别位于–508 bp、–494 bp、
–437 bp 处,TGTGG(Paul et al.,1992)位于–202 bp;还发现 3 个 MYB 或 MYC(CNGTTR 和
CANNTG)结合位点,由 R2R3-MYB、bZIP 和 bHLH 因子控制(Abe et al.,2003;Hartmann et al.,
2005)。结果表明,bHLH 和 MYB 转录因子可能调节 BoMF1 的表达。在启动子序列中还发现了激
素响应作用元件:W-box 单元与损伤诱导和赤霉素信号传递相关(TGAC)(Nishiuchi et al.,2004;
Zhang et al.,2004;Xie et al.,2005),位于–350 bp;在转录起始位点上游–93 bp 处有一个赤霉素
反应元件(TAACAAR),推测 BoMF1 的表达可能受赤霉素诱导。序列中还存在一个与 PolyA 相关
的信号表达元件 POLASIG1(AATAAA),位于–133 bp 处(Loke et al.,2005)。

图 2 甘蓝 BoMF1 基因启动子区域序列及预测转录因子结合位点
Fig. 2 Nucleotide sequence(part)and in silico prediction of TBFs of the BoMF1 promoter region

2.3 功能验证植物表达载体构建
以甘蓝总 DNA 为模板,以带酶切位点的引物 BoMF1PF/R PCR 扩增后,扩增产物在 1.2%琼脂糖
凝胶上电泳,得到一条 521 bp 的特异性条带(图 1,B),与预期结果相符。pBI121 空载体作为阳性
对照(图 3)。将扩增得到的 521 bp 的启动子序列经克隆插入到 pEASY-T1 载体上,对重组载体
pEASY-T1-BoMF1P 的插入片段 BoMF1P 进行测序,序列分析证明此条带正确。利用限制性内切酶
HindⅢ和 XbaⅠ对重组载体 pEASY-T1-BoMF1P 和植物表达载体 pBI121 分别进行双酶切,将
pEASY-T1-BoMF1P 小片段和 pBI121 大片段用 T4 DNA 连接酶过夜连接,转化至大肠杆菌 TOP10,

图 3 BoMF1 启动子表达载体及对照载体的构建
Fig. 3 Construction of expression vectors
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筛选出阳性克隆,经 PCR 检验和 HindⅢ、XbaⅠ双酶切鉴定得到 1 条约 521 bp 的特异性条带(图 1,
C),与预期片段长度一致,表明功能验证植物表达载体 pBI121-BoMF1P 构建成功。
2.4 转化阳性拟南芥的鉴定及 GUS 染色分析
将功能验证植物表达载体 pBI121-BoMF1P 通过液氮冻融法转化到根癌农杆菌 LBA4404 中,对
转化得到的单株菌落进行 PCR 检测,结果获得了 521 bp 的片段。然后采用农杆菌介导法对拟南芥
进行遗传转化。收获转化后的拟南芥种子,通过 50 mg · L-1 卡那霉素的筛选,获得了 20 株具有抗性
的转化植株。
从卡那霉素抗性转基因拟南芥中,选出 14 株健壮、长势均匀一致的植株用于 PCR 检测。采用
CTAB 法提取转基因拟南芥的叶片基因组 DNA,用引物 BoMF1PF/R 和 NPTІІF/R 进行 PCR 检测。
结果(图 4)表明,在抗性植株中,共有 14 株扩增出 521 bp 的 BoMF1 启动子和 700 bp 的 NPTІІ
基因目的片段,与阳性质粒对照 pBI121-BoMF1P 扩增产生的条带在同一位置,而阴性对照植株未扩
增出条带,表明获得了转基因阳性拟南芥植株。并且,转化 BoMF1 启动子的拟南芥阳性率高达 100%,
表明在选择培养过程中,50 mg · L-1 卡那霉素的选择适当且有效,无假阳性植株存活。

图 4 转基因拟南芥的 PCR 检测
A:BoMF1 启动子的 PCR 检测;B:NPTІІ 基因的 PCR 检测。
M:DNA marker;1:未转基因植株(阴性对照);2 ~ 15:转基因植株;16:pBI121-35S 质粒阳性对照。
Fig. 4 PCR analysis of transgenic Arabidopsis
A:PCR analysis of BoMF1 promoter;B:PCR analysis of NPTІІ gene.
M:DNA marker;1:Negative control;2–15:Transgenic plants;
16:Positive control of plasmid pBI121-35S.

GUS 活性组织化学染色结果(图 5)表明,转 CaMV35S 启动子拟南芥的茎、叶、花均被染成
蓝色,具有很强的 GUS 活性(图 5,A ~ D),并且 CaMV35S 启动子驱动的 GUS 基因在花蕾发育的
不同时期均被染色,均能使花的各个组织表达 GUS 基因。野生型拟南芥的整个花蕾均未检测到 GUS
活性(图 5,E)。转化 pBI121-BoMF1P 的拟南芥植株的茎和叶中均未检测到 GUS 活性(图 5,G、
H),在花中能检测到 GUS 活性(图 5,F),BoMF1 启动子驱动的 GUS 基因在幼蕾期不表达(图 5,
I),在花开放早期,只有部分花药中表达了 GUS 酶活性,其它部位没有 GUS 染色(图 5,J),随着
花的成熟,至花开放中期,所有的花药均表达 GUS 酶活性(图 5,K)。在花开放晚期,柱头的着色
可能是具有 GUS 酶活性的花粉附着在花柱上导致花柱的染色(图 5,L)。以上结果表明,BoMF1
启动子是花器官特异性启动子。
5 期 郭盈盈等:甘蓝 Ogura 细胞质雄性不育相关基因 BoMF1 启动子的克隆及功能分析 893


图 5 BoMF1 启动子转拟南芥 GUS 组织化学染色
A ~ D:转 pBI121-35S 拟南芥茎(A),叶(B),花(C、D);E:野生型拟南芥花;F ~ H:转 pBI121-BoMF1P 拟南芥花、茎、叶;
I ~ L:转 pBI121-BoMF1P 拟南芥花幼蕾期、花开放早期、花开放中期、花成熟期的 GUS 染色。
Fig. 5 Characterization of GUS reporter gene expression under the control of the BoMF1 promoter and 35S promoter
in transgenic Arabidopsis plants
A–D:GUS activity in stem(A),leaf(B),flower(C and D)tissues of pBI121-35S transgenic Arabidopsis thaliana;
E:Wild type Arabidopsis thaliana flower;F–H:GUS activity in flower,stem,leaf of pBI121-BoMF1P transgenic Arabidopsis thaliana;
I–L:GUS activity in young budding period,early,middle and flower mature stage of pBI121-BoMF1P transgenic Arabidopsis thaliana.
3 讨论
本试验中,克隆甘蓝 OguCMS 基因 BoMF1 启动子的序列采用的是 TAIL-PCR 染色体步移技术,
该技术简单易行,反应高效灵敏,重复性好,产物特异性高,能够在较短时间内获得目的片段,已
经在分子生物学领域广泛应用。启动子的功能分析可通过瞬时表达系统或稳定表达系统进行,前者
操作简便,不需要进行遗传转化,获得结果快速,而稳定表达系统的结果更为准确可靠,便于进一
步的细致分析(Goldmna et al.,1994),本试验中采用转化拟南芥的方法验证启动子的功能,得到
的结果稳定可靠。
目前研究表明,BoMF1 启动子中含有 3 个 WRKY 因子的作用元件 W-box 单元和 1 个赤霉素反
应元件(TAACAAR),而 WRKY 的转录水平受 GA 的抑制作用(Zhang et al.,2004),因此推测
外源 GA 与 WRKY 的表达有关,从而控制 BoMF1 启动子的转录调节作用,推测 BoMF1 的表达可
能受赤霉素诱导。该启动子中含有花药特异表达元件 GTGA 和 TGTGG,这两个关键序列与 A9 启
动子的研究结果一致,A9 启动子是 Paul 等(1992)用油菜的 A9 基因作探针,从拟南芥花药 cDNA
文库中筛选得到的绒毡层特异性启动子,启动基因在花粉母细胞减数分裂期至小孢子有丝分裂期表达。
本试验中进行的 GUS 基因表达结果证明,BoMF1 启动子在拟南芥驱动 GUS 基因特异地在花药
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中表达,在其它器官或组织中没有检测到蓝色的 GUS 染色。而且在幼蕾期不表达,随着花期的推移,
花药着色越来越深,证明 BoMF1 启动子在花药中特异表达。并且该启动子中含有组织特异性表达
调控元件 STK-1,在玉米中,两种特异 DOF 因子与 STK-1 结合能调节叶组织和光合作用相关基因
的表达(Yanagisawa & Sheen,1998),这暗示甘蓝 BoMF1 基因的不同组织表达模式与 BoMF1 启
动子中的 STK-1 顺式作用元件密切相关。在 BoMF1 启动子序列中有与花药相关的顺式作用元件
GTGA 和 TGTGG,并且转 pBI121-BoMF1P 基因拟南芥组织染色也证实花药中有很高的 GUS 活性。
这与本实验室已得出的甘蓝 BoMF1 基因在花药中优势表达,在花药发育后期达到表达高峰的结果
一致。
花药组织特异型启动子日前已被广泛应用,Mariani利用TA29启动子在花药中特异表达Barnase
基因,利用 Barnase 的 RNase 活性,破坏了花药绒毡层中的 RNA,获得了人造雄性不育系(Mariani
et al.,1990)。Worrall 等(1992)将与致病相关的 β–1,3–葡聚糖酶的修饰形式和拟南芥花药绒毡
层特异基因 A9 的启动子构成嵌合基因,转化烟草,获得了转化植株。本试验中得到的基因 BoMF1
启动子是花药发育晚期特异表达的顺式作用元件,有望在人工调控育性或花药发育相关基因的研究
中得到进一步应用。

References
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