PzS3a, a novel endosperm specific promoter from maize (Zea mays L.) induced by ABA
- 作者
- Yu-Feng Hu, Yang-ping Li, Junjie Zhang, Hanmei Liu, Zhiyu Chen, Yubi Huang
- 单位
- Maize Research Institute, Sichuan Agricultural University; College of Life Science, Sichuan Agricultural University; College of Agronomy, Sichuan Agricultural University
- 杂志
- Biotechnology Letters（2011）
- DOI
- 10.1007/s10529-011-0582-z
- 所属领域
- 植物基因工程
- 关键词
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解决的核心问题
现有胚乳特异性启动子多为贮藏蛋白基因启动子，受氮素影响且数量有限，需要新的ABA响应的胚乳特异性启动子
研究策略
从玉米中分离zsS3a基因的启动子，构建与Luc报告基因的融合载体，通过基因枪轰击瞬时表达分析其组织特异性和ABA响应性
核心内容
该研究从玉米中分离鉴定了一个新的胚乳特异性启动子PzsS3a，并对其组织特异性和ABA诱导特性进行了系统表征。研究首先确认zsS3a基因在玉米胚乳中特异性高表达，在胚和花粉中低表达，叶和根中不表达；ABA处理36小时后该基因表达上调约6倍。随后克隆了3474 bp的5'侧翼区，其中1772 bp启动子区域包含GCN4、Skn-1、ABRE、G-box等胚乳特异性和ABA响应顺式元件。通过基因枪轰击瞬时表达分析，将PzsS3a与Luc报告基因融合后发现，其活性在胚乳中最高，胚中较低，叶和根中无活性；ABA处理可使启动子活性提高约4倍。进一步研究发现，引入玉米Adh1内含子可使启动子活性提高约52倍，且不改变其组织特异性。该启动子兼具胚乳特异性和ABA可诱导性，为胚乳品质改良和外源蛋白的生物反应器表达提供了新的工具。
创新点
鉴定了一个新的ABA诱导型胚乳特异性启动子PzsS3a；证明Adh1内含子能增强其活性但不改变其特异性
研究对象（4）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| 玉米 (Zea mays) | 淀粉生物合成 | zsS3a | 淀粉合酶 | 催化 | 内源基因，其启动子被克隆和表征 |
| 玉米 (Zea mays) | 报告基因表达 | Luc | 荧光素酶 | 催化 | 报告基因，用于定量启动子活性 |
| 玉米 (Zea mays) | 报告基因表达 | uidA (GUS) | β-葡萄糖醛酸酶 | 催化 | 内参基因，由Ubi启动子驱动 |
| 玉米 (Zea mays) | 基因表达调控 | Adh1 | 醇脱氢酶 | 调控 | 其内含子被插入PzsS3a和Luc之间，增强启动子活性约52倍 |
关键发现
- zsS3a基因在玉米胚乳中特异性高表达，胚和花粉中低表达，叶和根中不表达
- ABA处理36h后zsS3a表达上调约6倍
- 分离获得3474bp的5'侧翼区，其中1772bp启动子区域含有GCN4、Skn-1、ABRE、G-box等顺式元件
- 加入玉米Adh1内含子使启动子活性提高约52倍
- PzsS3a-Aluc在胚乳中活性最高，胚中较低，叶和根中无活性
- ABA处理使PzsS3a活性提高约4倍
研究结论
PzsS3a是一个ABA诱导的胚乳特异性启动子，具有组织特异性和诱导性，可用于改良胚乳组成和作为生物反应器的驱动表达