玉米胚特异性高表达启动子的基因组规模筛选、克隆和功能鉴定

摘要

玉米是重要的粮饲兼用作物,生物技术育种的Bt抗虫玉米是国际上最先实现商业化生产的作物,玉米在保障我国粮食安全方面举足轻重,是我国开展生物技术育种产业化的重点作物之一.我国玉米生物技术育种一个限制因素就是可以用于驱动外源基因表达的组织特异性启动子的数量少,尤其是可用的且具有自主知识产权的胚特异性启动子非常有限.一旦落入国外的"专利陷阱",将会使我国生物技术育种产品产业化功亏一篑.针对此问题，本研究基于基因芯片分析开展了全基因组水平、规模化鉴定玉米胚特异性高表达基因和启动子。该研究利用一套包括14种玉米不同组织及发育时期的芯片表达数据，鉴定出28个胚优先高表达的基因;并对这些基因的表达水平以及表达的组织特异性进一步用公共数据库的表达数据以及实时定量PCR进行了验证。同时，该研究首次报导了玉米，高粱和大豆植物基因组中大量存在双向基因对-一种特殊的基因结构形式，并首次用实验验证了驱动这些基因对表达的启动子具有双向启动子功能。在玉米全基因组中搜寻发现共有1696个双向转录本对。