植物诱导型启动子研究进展_孙芳芳.pdf

2014年 第25卷 第2期 南 方 园 艺 ·综述·51 植物诱导型启动子研究进展 孙芳芳 宋洪元 西南大学园艺园林学院，重庆北碚400715) ( 摘 要：启动子是控制 目的基 因表达的关键元件 ，而诱导型启动子的 出现为精确 、灵活调控外源 基 因在植物 中的表达提供 了可能，目前 已经成为植物基 因工程研究和开发的热点之一。该文主要就 环境胁迫诱导型、光诱导型、激素诱导型等各种常见的诱导启动子的特点进行 了综述 ，并对诱导型启 动子的未来研究和应用方向进行 了展望。 关键词：诱导型启动子 ；作用元件 ；基 因表达调控 外源基因在植物受体细胞中的表达是植物基因 学信号控制，该特点使外源基因的表达可以得到更为 工程研究的关键问题之一。基因的表达由顺式作用元 精细的控制，因此针对诱导性启动子的研究一直是植 件和反式作用因子共同调控。启动子是位于基因上游 物分子生物学和基因工程研究的热点之一。 区域调控基因转录的一段DNA序列，是一种重要的 1 光诱导型启动子 顺式调控因子，决定基因转录的时空精确性和转录效 在高等植物的生长发育过程中，光除了参与光合 率，从而调控下游基因的表达。因此，植物启动子的研 作用，还作为一种重要信号调控相关基因表达。此类 究有助于了解控制基因转录的模式及其调控机制，并 基因的转录调控多通过光诱导型启动子实现，表达一 有利于提高和改进外源目的基因的表达。 般具有组织特异性的特点，在叶片中的表达很高，在 植物基因的启动子按表达方式可分为组成型启 根中则检测不到。 目前，发现植物中受光调节表达的 动子（基因的表达不受时空限制和外源因素的控制）、 基因至少有100个以上。根据光质、光周期、光量和光 诱导型启动子（基因的表达受外源物理、化学因素的 的方向不同，光诱导基因的表达水平会有很大差异。 诱导，没有诱导物存在，基因表达水平很低甚至没有） 另外有研究表明，在光调控基因的启动子区段总是存 和组织特异性启动子（基因的表达分布在植物的某个 在着若干光应答元件（ 组织或器官中）。组织特异性启动子的特异表达不具 LREs），如G-box、boxⅠ、boxⅡ、boxⅢ、A/T富含区和 有绝对性，如绝大部分果实特异性启动子同时存在乙 Gap-box等，尽管这些元件也可能存在于一些非光应 [ 2] 烯应答元件，故也可看作是乙烯诱导型启动子。因此， 答启动子中，但它们对光调控的转录激活是必需的 。 不同的研究方法和分析角度会导致同一启动子的分 1.1 捕 光 叶 绿 素 a/b 蛋 白 复 合 体 (chlorophylla/b 类产生差异，一种类型的启动子也往往会具有其他类 binding protein ，CAB) 基 因启动子 型启动子的特性。诱导型启动子大多具有以下共同特 植物捕光叶绿素a/b蛋白复合体 点：（1）启动子的活化受物理或化学信号的诱导；（2） bindingprotein，CAB)基因是研究比较多的一种植物 具有增强序列、沉默序列；（3）感受特异性诱导的序列 光诱导基因，植物中光信号的转录调控主要由光敏色 都有明显的专一性；（4）部分启动子同时具有组织特 素家族的红光受体传导，因此CAB的转录可以被远 1] 异性表达的特点[。诱导型启动子通常以诱导信号命 红光激活，目前，已从豌豆、烟草、小麦、矮牵牛、棉花 名，如光诱导型启动子、热诱导型启动子、创伤诱导型 及拟南芥等多种植物中分离获得了CAB基因的启动 启动子、激素诱导型启动子和真菌诱导型启动子。诱