两种植物组织特异性基因表达方法分析.doc

两种植物组织特异性基因表达方法分析 本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 最新最全的 学术论文 期刊文献 年终总结 年终报告 工作总结 个人总结 述职报告 实习报告 单位总结 演讲稿 两种植物组织特异性基因表达方法分析 　　目前研究人员已经在不同植物中分离并证实了多种具有组织表达特异性的启动子，以下是一篇相关，欢迎阅读参考。 　　多细胞生物体内存在不同类型的器官、组织、细胞，它们有各自的特性，担负着不同的功能。例如，植物根表皮中的根毛细胞，主要负责从周围土壤中吸收水分与矿质营养。与这一功能相适应，它们在发育过程中向外突起形成管状结构以增加其表面积和吸收水分、养分的能力(Grier-son和Schiefelbein2002);植物根里的内皮层细胞在发育过程中通过特殊的细胞壁加厚和特定部位胼胝质的沉积形成“凯氏带”,阻止矿质养分向维管束和地上部分渗透，控制皮层和维管柱之间的物质运输;在茎和叶片中，保卫细胞可以调节内部叶肉细胞与外部环境之间的气体交换，这一过程需要依赖周围细胞通过K离子交换来创造一个调节气孔关闭与打开的膨压(Raschke和Fellows1971)。这些不同类型器官、组织、细胞的形成，以及它们之间功能的差异，在很大程度上取决于特异性表达的基因。因此，研究不同器官、组织、细胞中呈特异性表达的基因，对了解植物生长发育调控机理，细胞类型与功能之间的关系都有重要意义。 　　此外，研究组织特异性表达的基因的调控机理，可帮助我们构建植物组织特异性表达体系，有目的地在特定器官、组织、细胞中表达特定靶基因，以便进行靶基因功能分析。组织特异性表达技术在植物基因工程中具有一定的应用前景，如利用植物的特定组织细胞合成所需要的代谢产物，还可以用于作物改良的基因工程等。组织特异性表达技术是近年来植物学研究中的一个重要领域(Ubeda-Tomas等2008;Plett等2010;Duan等2013)。 　　本文主要介绍目前被广泛使用的两种植物组织特异性基因表达方法，即特定启动子驱动法和GAL4/UAS激活标签法。 1组织特异性启动子驱动法 　　1.1植物组织特异性启动子 　　启动子是一段位于功能基因5‘端上游的DNA序列，包含特定的保守序列，长度因基因而异。启动子上的多种顺式作用元件能识别RNA聚合酶，并指导相应类型的RNA聚合酶与模板正确结合，形成转录起始复合体，控制转录的时空特性和强度，从而精确有效地启动基因的表达。有些启动子，如花椰菜花叶病毒(CaMV)35S启动子(Odell等1985)、水稻Actin1基因的Act1启动子(McElroy等1990)和玉米Ubiquitin基因的Ubi启动子(Christensen等1992)等，其调控的基因不受时空及外界因素的影响，几乎在植物所有组织都有表达，而且表达水平在不同组织部位没有明显差异，被称之为组成型启动子或非特异性表达启动子。 　　组织特异性启动子，又称为器官特异性启动子或细胞特异性启动子，则不同于组成型启动子，其所控制的基因只在或主要在特定的组织中表达。除具有一般启动子的特性外，组织特异启动子还具有一些调控目的基因特异表达的调控元件，这些调控元件的位置、数目、种类决定了目的基因表达的时空专一性，是基因特异表达所必需的。因此，组织特异型启动子已成为转基因研究中常用的外源基因的启动元件。 　　目前研究人员已经在不同植物中分离并证实了多种具有组织表达特异性的启动子，按照其驱动基因的表达部位，可分为植物营养器官，如根、块茎、维管组织和茎叶绿色组织等表达的组织特异性启动子，植物生殖器官如花器、果实和种子表达的组织特异性启动子(表1)。根据调控的组织特异性基因表达模式是否受光、热等条件的诱导，又可分为可诱导和无需诱导的组织特异性启动子，比如水稻绿色组织特异表达的Rca基因和LP2基因的启动子要受到光的诱导(Thilmony等2009;Yang等2012)。研究人员也发现，许多植物的内含子也有调控基因时空表达的作用，例如拟南芥花同源基因AGAMOUS中内含子中有增强子序列，它和该基因在花器官中的特异区域表达相关(Busch等1999)。水稻OsTubA1基因由4个外显子和3个内含子组成，在不同的组织如根尖、幼叶和花中有表达，而这一表达模式需要第一个内含子的调控(Jeong等2000)。矮牵牛花PhADF1基因中第1个内含子会增强其在维管组织的特异性高表达，后来研究证明，这一内含子改变PhADF1基因组织特异性表达的过程是一种转录后调控机制，而且进化比较保守(Mun等2002;Jeong等2007)。 　　1.2植物组织特异性启动子的一般研究方法 　　研究植物的启动子一般采用如下手段，首先通过PCR扩增法，从植物基因组中扩增已知全部或部分序列的启动子片段，然后通过PLACE(Hi