烟草在线据云南烟叶信息网站报道 启动子是精确调控外源基因在植物体内表达的“开关”,快速分离鉴定和利用植物体内各种特异启动子已成为植物基因工程研究的热点。4月28日刊发的《中国烟草学报》2015年第2期刊载的“茄科植物组织特异性启动子研究进展”一文,综述了组织特异启动子的结构、表达调控模式以及生物学功能,重点阐述了烟草等茄科作物特有启动子的应用及研究进展,展望了利用前景,指出,组织特异性启动子可以作为重要的操纵工具,用于基因改良,在提高品质,选育抗病虫、抗逆新品种等领域得到更加广泛的应用。
启动子位于基因转录起始位点(TSS)上游,真核基因核心启动子通常包含一个TATA-box(决定转录方向)、一个起始元件和一个转录起始位点,其活性取决于所包含的顺式作用元件的类型、数目以及相对位置。组织特异启动子除了具有一般的启动子结构(转录起始位点、TATA框、一般上游启动子元件)外,还存在几种控制组织特异性表达的特定元件,启动子的组织表达特异性由这些元件的种类、数目及相对位置等共同决定。组织特异性启动子所启动的外源基因只在受体根、茎、叶、种子、果实等特定的组织或器官中表达,从而克服组成型启动子调控外源基因持续、高效表达所造成的植物体内营养消耗等诸多缺点,增加了转基因的效果。因此,无论是基础研究还是应用研究,人们都希望能够充分利用启动子来准确控制外源基因在植物体内的表达。随着基因工程技术的迅猛发展及日趋成熟,该技术在植物遗传育种及性状改良等应用方面日益显示出极高的价值。
该文通过查阅大量国内外相关研究文献分析指出,大多数决定启动子组织特异性的顺式元件位于基因上游2000bp处,选择合适的组织特异启动子可以消除由于组成型启动子的持续表达而带来的转基因安全隐患,同时可应用于基因改良,例如花特异启动子可应用于创制雄性不育系、杂种优势育种;腺毛特异启动子有利于增强植株对于病虫害的抵御;块茎特异启动子有利于降低低温冷藏下马铃薯中还原糖累积,从而提高马铃薯耐储性;果实特异启动子利于外源基因在转基因果实中特异高效表达。除此之外许多新的领域也有待于相应特异启动子的研究与应用,如研究烟草腋芽特异启动子,获得打顶后无腋芽或者少腋芽的品种,有利于提高烟叶品质,减工降本。目前利用表达谱分析有利于大量挖掘时空特异的启动子及其互作网络,随着基因工程手段的不断改进和发展,组织特异性启动子可以作为重要的操纵工具,在提高茄科作物品质、选育抗虫抗逆新品种等领域得到更加广泛的应用。