Characterization and promoter activity of chromoplast specific carotenoid associated gene (CHRC) from Oncidium Gower Ramsey
- 作者
- Chung-Yi Chiou, Keqiang Wu, Kai-Wun Yeh
- 杂志
- Biotechnology Letters（2008）
- DOI
- 10.1007/s10529-008-9767-5
- 所属领域
- 植物生物技术
- 关键词
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解决的核心问题
缺乏花卉组织特异性启动子，难以在花的特定部位高效驱动色素生物合成基因，以实现花色改良。
研究策略
从文心兰中克隆类胡萝卜素相关基因OgCHRC及其启动子Pchrc，通过Northern blot分析基因表达模式，并通过基因枪轰击瞬时表达GUS系统验证启动子的组织特异性和细胞类型特异性。
研究路线图
核心内容
该研究从文心兰中克隆了类胡萝卜素相关基因OgCHRC及其启动子Pchrc，并系统鉴定了其表达特性和应用潜力。OgCHRC cDNA全长1,069 bp，编码319个氨基酸，与拟南芥、水稻和黄瓜CHRC蛋白的同源性分别为68%、67%和66%。Northern blot分析显示，该基因在根和叶中不表达，在花蕾发育阶段S1至S5表达逐渐增强，其中唇瓣中表达水平最高。进一步分离了长度为1,703 bp的启动子Pchrc，其序列包含TATA box、CAAT box及两个ATAGAA元件。通过基因枪轰击瞬时表达GUS系统验证，Pchrc驱动GUS在文心兰根和叶中几乎无活性，而在花中高表达，且定位于唇瓣上表皮的锥形乳头状细胞，展现出严格的花特异性和细胞类型特异性。在多种花卉中的测试表明，该启动子在百合和文心兰中活性较高，在玫瑰、菊花和康乃馨中活性较低，显示出单子叶植物中更高的效率，且不同于组成型CaMV35S启动子。该启动子为花卉基因工程中驱动花色修饰基因表达提供了组织特异性的有效工具，尤其适用于单子叶花卉的花色定向改良。
创新点
首次从文心兰中分离和鉴定了花色特异性启动子Pchrc，其驱动GUS在花的锥形乳头状细胞中特异表达，不同于组成型CaMV35S启动子，可用于花卉花色定向改良。
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| 文心兰（Oncidium Gower Ramsey） | 类胡萝卜素生物合成与积累 | OgCHRC | CHRC | 区室化 | 类胡萝卜素结合蛋白，位于色素质体膜上，参与类胡萝卜素的隔离和稳定 |
| 文心兰（Oncidium Gower Ramsey） | 类胡萝卜素生物合成与积累 | Pchrc（启动子） | — | 调控 | OgCHRC的上游启动子区域，驱动基因在花组织中特异表达 |
关键发现
- OgCHRC cDNA全长1,069 bp，编码319个氨基酸，与拟南芥、水稻和黄瓜CHRC蛋白的同源性分别为68%、67%和66%
- Northern blot显示其在根和叶中不表达，在花蕾发育阶段S1至S5表达逐渐增强，在唇瓣中表达最高
- 分离到1,703 bp的启动子Pchrc，含TATA box、CAAT box及两个ATAGAA元件
- Pchrc::GUS在文心兰根和叶中几乎无活性，在花中高表达，且定位于唇瓣上表皮锥形乳头状细胞
- 在玫瑰、菊花、康乃馨中活性较低，在百合和文心兰中活性较高，显示单子叶植物中效率更高
- CaMV35S启动子活性更高，但不具有组织特异性。
研究结论
Pchrc是一个花特异、细胞类型特异的启动子，在单子叶花卉中具有较高活性，可作为花卉基因工程中驱动花色修饰基因表达的有效工具。