PtSEP2、PtSEP3-1、PtAPl-2和PtMCP基因启动子在烟草和毛白杨中的表达特性分析

• 作 者: 崔东清
• 机 构: 北京林业大学
• 出 处: 北京林业大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 毛白杨 组织特异性启动子 活性检测 组织化学染色 飞絮散粉 基因工程

本研究针对杨树存在的飞絮散粉问题,在已经获得毛白杨(Populus tomentosaCarr.)PtSEP3-1,PtAP1-2及PtMCP启动子的基础上,进一步从毛白杨基因组DNA中扩增获得了PtSEP2基因5侧翼的一段序列,通过在烟草和毛白杨的转化研究了这4个启动子的组织表达特性,为基因工程定向调控毛白杨散粉飞絮性状奠定工作基础。主要研究结果如下:　　
1本研究利用PCR技术从毛白杨基因组DNA中扩增获得花器官发育相关的SEPALLATA2类似基因PtSEP25侧翼约2.3kb的一段序列,经PlantCARE序列分析表明,该序列中含有启动子特征的保守序列及多种光应答元件,初步推测其为PtSEP2基因启动子。进一步以GUS为报告基因,构建了pPtSEP2 promoter::GUS的植物表达载体,命名为PtSEP2::GUS。　　
2以烟草根、茎、叶、花芽为受体,通过农杆菌介导转化对这4个启动子进行瞬时表达研究,GUS组织化学染色表明:PtSEP2启动子的GUS活性只存在于花药中;PtAP1-2启动子的GUS活性在花萼及花瓣中微弱表达,在根、茎及叶中均未被检测到;PtSEP3-1启动子在烟草的根、茎、叶及花各组织中都没有检测到的GUS活性;PtMCP启动子在烟草的根、茎、叶和花芽等各组织中均有GUS活性表达,但是表达强度明显弱于35S启动子,推测其属于温和组成型启动子类型。　　
3将上述表达载体在毛白杨无性系TC1521和烟草中进行遗传转化,经PCR验证,共获得毛白杨阳性转化植株37株,获得烟草阳性转化植株88株。对转基因烟草的根、茎及叶进行染色,GUS染色结果与瞬时表达的染色结果一致。对转基因毛白杨小苗进行染色,结果表明,PtSEP2、PtSEP3-1和PtAP1-2启动子在整株幼苗中均未检测到GUS活性。　　
4对转PtMCP启动子的烟草根、茎、叶及花各组织进行GUS酶活性测定,结果表明与pBI121相比,PtMCP启动子的GUS活性明显较低,在转基因烟草的根、茎、叶及花各组织中,转PtMCP启动子的GUS活性分别为pBI121 GUS活性的21.9％、5.3％、5.3％及17.6％。野生型烟草各组织中没有检测到GUS的活性。　　
通过上述研究分析可以得出结论:PtSEP2启动子可以驱动GUS基因只在花药中表达,初步推测其属于花药特异性启动子;PtAP1-2启动子的GUS活性只在花萼及花瓣中微弱表达,推断其可能为花组织特异性启动子;在根、茎及叶中均未被检测到;PtMCP启动子可以驱动GUS基因在烟草的根、茎、叶及花组织中均可表达,但是表达强度明显弱于35S启动子,属于温和组成型启动子类型。　　
本研究不仅对于杨树开花分子调控机理的研究具有重要的理论意义,而且对于通过基因工程改良杨树飞絮散粉问题具有潜在应用价值。