化学诱导表达系统和其在植物中的应用.pdf

细胞生物学杂志 Chinese Journal of Cell Biology 2005, 27: 407-413 化学诱导表达系统及其在植物中的应用 * 　 1 庄晓英　卢　钢 曹家树　侯大强 1 (浙江大学蔬菜研究所，杭州 310029；浙江大学园林所，杭州 310029) 摘要　　化学诱导启动子可以在特定时间和部位激活或抑制目的基因的表达。目前，已经建 立了多种化学诱导表达系统，用于基因功能分析、无标记植物转化、特定位点DNA切除、育性恢 复和RNA沉默等方面的研究。化学诱导表达系统为基础分子生物学研究和生物技术应用提供了强 有力的工具，将大大加快植物转基因技术的应用。 关键词　　启动子；表达系统；化学诱导 拟南芥和水稻的全基因组测序工作已分别于 的时间和特定组织部位则因表达量过低达不到预期 2000年和2002年完成。在后基因组学时代，诠释 效果。另外，组成型启动子不适用于基因功能研 拟南芥和水稻植物中各个基因的功能即功能基因组 究，因为其过量表达或表达量不足均有可能对植物 学研究将成为该领域的主流。通过转入外源基因和 产生不良影响。更重要的是，某些外源基因的表达 对内源基因的激活或抑制等人为的调控基因表达， 本身就可能对植物有害，阻碍植物的再生。组织特 可以精确地确定基因功能，并为动植物的定向改良 异性启动子调控基因表达只发生在特定的器官或组 [6] 以及生物体的发育及生理过程的研究提供分子依 织部位，可以部分的克服组成型启动子的缺点 。 据。作为调控基因表达的一种手段，建立在化学诱 近年来，各种器官或组织特异性启动子被相继克 导启动子基础上的化学诱导表达系统在近20年来不 隆，并得到广泛的应用，但其调控往往受组织细胞 断完善，已经在基因功能分析、无标记植物转化、 生理状态和化学物理信号等的诱导，其表达表现为 特定位点DNA切除、雄性不育的育性恢复、RNA 多种因子相互作用的结果，难以在转基因植物的再 沉默等多个研究领域得到广泛应用，为基础分子生 生过程中适时激活启动子的表达。 物学研究和遗传工程技术应用提供了强有力的工 而化学诱导启动子为特定基因的转录，提供了 具，在植物转基因研究中具有巨大的潜在应用价 更为灵活和整体性的解决方案。当诱导剂存在或者 [1] [2] [3] 值。王瑜等 、罗晓艳等 、唐孙勇等 、胡廷章 缺乏时化学诱导启动子是不起作用的，不会干扰植 [4] 已对化学诱导启动子的研究进展做了较为全面的介 物细胞的生理活性；经适当的处理，启动子响应而 绍，本文综述了化学诱导启动子及其在植物中的应 诱导基因表达，就可以使目的基因在特定器官、组 用，着重对其研究进展作进一步的补充。 织或细胞中表达。化学诱导启动子目前主要应用于 以下情况：(1)基因表达产物干扰再生、生长和繁 1 化学诱导启动子 殖；(2)基因在发育的不同阶段表达；(3)基因表达 启动子是一段特定的直接与RNA聚合酶及其转 存在主效应和次级效应；(4)自身调节机制起作用前 录因子相结合、决定基因转录起始与否的DNA序 的主效应分析；(5)目的基因诱导表达与表型改变上 [7] 列。目前，在双子叶植物遗传转化中广泛使用的是 的相关性分析 。 来自花椰菜花叶病毒(CaMV)的35S启动子，而单子 叶植物更常用的是来源于水稻肌