水稻CDPK12基因启动子的表达模式及其逆境应答元件分析

• 作者: 刘瑜 张利娜 林拥军
• 来源期刊: 农业生物技术学报
• 关键词: 水稻 逆境胁迫 启动子 表达模式 逆境应答元件
• 年，卷（期）: 2015,（10）
• 所属期刊栏目: 研究论文与报告
• 页码范围: 1261-1272
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1674-7968.2015.10.001

摘要

水稻(Oryza sativa)是人类赖以生存的重要粮食作物之一,但是各种不利的环境条件严重影响水稻的生长发育,进而限制水稻的生产.深入研究植物启动子的结构、功能及作用模式,有助于进一步探索植物对其生长环境的适应机制以及创造优良的抗逆转基因水稻.V9703Q8E(calcium-dependent and calmodulin-independent protein kinases,CDPKs)是一类仅在植物和部分原生生物中存在的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,在介导植物生长发育信号和逆境信号转导中具有重要作用.本研究主要对OsCDPK12的表达及其启动子区域顺式调控元件进行了分析.首先通过PCR技术从粳稻(Oryza sativa ssp.japonica)品种日本晴基因组上克隆到OsCDPK12上游2 109 bp的启动子区域,命名为12P,将其融合报告基因β-glucuronidase(GUS),转化粳稻品种中花11,组织化学染色结果显示主要在根茎过渡区、茎节、花药、种子中表达;之后对该启动子进行5'端缺失分析,构建8个融合报告基因GUS的缺失载体,对其转基因水稻植株的研究发现,除12P687外,各个缺失启动子均能驱动GUS基因在根茎过渡区、幼穗花药、枝梗、茎节、种子中表达,而在叶、叶鞘和根中不表达,12P687却能驱动GUS基因在各个组织中表达,表现为组成型表达的特征.对比分析不同缺失启动子转基因植株各组织的染色结果,可以看出,在-966～-687 bp区域,存在关键的负调控元件;-687～-472 bp区域,具有正向调控的顺式作用元件.GUS活性的定量测定结果显示,12P687启动子在叶和叶鞘组织中的活性约为35S启动子活性的1/2,而根中12P687启动子的活性约为35S启动子活性的1/3.此外,还对不同缺失启动子的转基因植株进行了低温、低氮和高盐胁迫处理,发现12P1828的转基因材料经冷胁迫后在叶片中表达上升,而12P687的转基因材料经高盐胁迫后在根中表达下降.本研究鉴定出12P驱动下游靶基因的表达特征及潜在的重要调控元件,并初步验证OsCDPK12基因的表达受低温和高盐调控,为今后抗逆转基因水稻的培育及基因功能研究工作提供参考.