棉花曲叶病毒互补链基因启动子功能区的缺失分析.pdfVIP

( C 辑) 第30 卷 第5 期 SCIENCE IN CHINA ( Series C ) 2000 年 10 月 棉花曲叶病毒互补链基因启动子 功能区的缺失分析* 谢迎秋 刘玉乐 朱 祯 ** ( 中国科学院遗传研究所植物遗传操作实验室, 北京 100101; 中国科学院微生物研究所, 北京 100080) 摘要 棉花曲叶病毒(CLCuV)互补链基因启动子是一种新型的启动子, 它能驱动外 源基因在植物体内高效表达. 为了研究其最佳启动子区域, 对启动子 5 端进行了一系 列缺失, 得到 5 种不同长度的启动子片段与 gus 基因融合的植物表达载体. 继而导入 根癌农杆菌, 采用叶盘法转化烟草(Nicotiana tabacum L. cv. Xanthi ), 并检测转基因植株 的GUS 活性. 实验结果表明, 自启动子5 端缺失至转译起始位点上游287, 271 时 启动子活性分别是全长启动子的5 倍, 3 倍. 271~ 176 元件对启动子在韧皮部的表达 活性起重要作用. 自 176 缺失至 141 时, 启动子的活性降低至全长启动子的1/30~ 1/20, 启动子在根中失去表达活性, 但在叶 茎中仍有微弱的活性. 对棉花曲叶病毒互补链 基因启动子的功能区进行了分析比较, 发现缺失负调控元件的启动子比全长启动子具 有更强的活性, 平均活性是CaMV 35S 启动子的12 倍, 暗示该启动子具有巨大的应用 潜力. 研究结果也为进一步了解双生病毒基因表达调控机制及病毒-植物间的相互作用 提供了新的线索. 关键词 双生病毒 启动子 顺式元件 根癌农杆菌 烟草 双生病毒是一类具有单链环状 DNA 基因组的植物病毒, 该类病毒通过滚环方式复制基 因组DNA, 其中产生的复制体(replication form, RF)双链DNA, 分别称为病毒链和互补链. RF 可同时作为复制和转录的模板. 双生病毒最显著的特征是通过同一启动子区进行两个方向的 转录, 分别调控病毒链基因(如外壳蛋白基因)和互补链基因(如复制蛋白基因) 的表达, 因此两 个方向的启动子分别称为病毒链基因启动子和互补链基因启动子. 在原生质体中的瞬时表达 [1] 及转基因研究均表明, 互补链基因启动子的活性明显高于病毒链基因启动子的活性 , 但目前 已报道的互补链基因启动子均比 CaMV 35S 启动子活性低, 如非洲木薯花叶病毒(ACMV) 的 互补链基因启动子活性是CaMV 35S 启动子的 1/40[1]. 双生病毒病毒链和互补链基因启动子都具有典型的真核启动子特征, 转录起始位点上游 [2] 均存在 TATA 盒序列 . 研究表明, 互补链基因启动子除含有调控基因转录的顺式元件外, 还 含有与病毒复制相关的序列, 如茎环结构序列, 这些调控元件与启动子的活性有关. 非洲木薯 1999-09-08 收稿, 2000-02-16 收修改稿 * 国家自然科学基金(批准号 中国科学院重大项目基金(批准号:KY