拟南芥BIO同源基因的启动子克隆及初步分析(2)

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4.4 GUS组织染色的结果 17

参考文献 20

致谢 20

1 引言

1.1研究背景

随着现代生物技术的发展，越来越多与花发育相关的基因得到了克隆与研究，花卉基因工程取得了较大的进展，并逐渐成为花卉育种的新趋势。花卉基因工程通过抑制内源基因的表达或导入外源基因的方法，从而定向改造或者修饰目标性状且保留其原有性状，优化甚至培育新型品种，打破种间杂交的障碍，丰富植物种质资源，缩短花卉培育的周期，促进花卉产业的发展[1-3]。

观赏植物的花色是衡量其价值的重要指标，通过对拟南芥、金鱼草等模式植物突变体的研究，分离克隆到了大量与植物花色有关的基因，并逐渐进入了花卉改良阶段[4-6]。将编码黄烷酮-3-羟化酶的fht基因导入香石竹“Eilat”品种中后，香石竹由原来带有深红色条纹的橘黄色花瓣变为了浅色花，部分红色条纹消失，部分花瓣完全变为白色[7]。

植物花器官发育是一个复杂的过程，研究表明已从不同植物中鉴定到许多相关的调控基因，并花器官对称性、花器官数目以及花器官大小相关调控基因等方面有了较深入的认识。研究植物器官尺寸大小不仅有助于进一步揭示调控器官大小的基因网络，而且对植物形态外观、生存繁殖、胁迫抗性等品质的遗传有重要指导意义，在生产实践中有广泛的应用前景。

拟南芥拥有生长周期短、种子量大、突变体丰富、植株矮小、遗传背景清楚、基因组小等优点，这些特点使之成为植物界中的果蝇、分子生物学研究的模式物种。同时，拟南芥全基因组序列已于2000年底全部完成，对其不断的深化研究，为植物遗传育种的理论和应用提供良好的材料。例如拟南芥中的BIGPETAL（BPE）基因编码转录因子，其下调表达促使花瓣细胞扩张而导致花瓣增大 [8]。

百脉根的BIO ORGANS（BIO)基因以及其bio突变基因是百脉根中调控花器官形态和器官大小的基因[8]。将BIO以及其bio突变基因导入烟草，与野生型相比，转基因植株出现表型改变：植株的高度发生明显变化[9]；叶片边缘变得不规则，出现缺刻；花器官大小、数目、形态等都表现出了一定的变化[9]。豌豆中的ELE基因与BIO基因同源，位于豆科基因组的共线性区段，也具有相似的表型[10]。

我们利用生物信息学手段，将百脉根的BIO ORGANS基因序列与拟南芥的全基因组序列进行序列比对，发现拟南芥中有两个编号分别为At4g32295和At3g24150的基因碱基序列与百脉根中的BIO ORGANS（BIO)基因相似程度较高，我们推测这2个可能是BIO基因在拟南芥中的同源基因。目前尚未有针对这2个基因功能的报道，对这些基因的研究将有助于揭示百脉根BIO基因调控花瓣形态和大小的分子的机理。

对于高等植物启动子是基因转录过程中必不可少的元件。启动子具有独特的结构和功能特点，能够调控基因表达的时间，表达的位置以及表达的产物量，目前已经成为了基因工程研究的关键。

基于对BIO基因研究新成果的认识和已有的工作基础，本研究以拟南芥中BIO ORGANS相似性较高的编号为At4g32295和At3g24150两个基因的启动子为切入点，根据已经发表的基因序列设计引物。王海燕等[11]根据已报道的香菇 gpd 启动子设计引物，从灰树花基因中扩增获得大小分别为1018bp和615bp 的启动子片段pd - GF1和gpd- GF2，王景雪等[12]以水稻基因组DNA为模板，用PCR方法从水稻基因组DNA中分离了16 Kda醇溶蛋白启动子片段。