病原菌诱导型启动子顺式作用元件及其互作的转录因子.pdf

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1、植物学报ChineseBufletinofBotany2013，48(2)：219-229，www．chinbullbotany．comdoi：10．3724／SP_J．1259．2013．00219·专题论坛·病原菌诱导型启动子顺式作用元件及其互作的转录因子昝新丽一，高英2，，陈玉玲’，赵开军2，3’河北师范大学生命科学学院，石家庄050016；中国农业科学院作物科学研究所，农业部作物遗传育种重点实验室，北京100081农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程，北京100081摘要启动子是位于基因5端上游的一段DNA序列，负责调控基因的转录。与植物抗病相关基因的启动子区含有能针对病

2、原菌胁迫做出应答的顺式作用元件，这些顺式作用元件通过与转录因子特异性结合，进而增强抗病基因的转录表达，提高植物的抗病性。该文主要综述了病原菌诱导型启动子相关顺式作用元件及与这些元件互作的转录因子，特别对一类特殊的转录因子——病原菌TAL效应子与植物靶基因启动子之间的相互作用机制进行了阐述，并对其应用前景进行了展望。关键词顺式作用元件，诱导型启动子，病原菌，抗病性，转录因子咎新丽，高英，陈玉玲，赵开军(2013)．病原菌诱导型启动子顺式作用元件及其互作的转录因子．植物学报48，219-229．农业生产是人类赖以生存的基础，而农作物在1植物基因启动子的基本结构和功能生长过程中却极易遭受各

3、种病原菌的侵袭，造成农作物的产量和质量下降，甚至产生对机体有毒害的启动子是一段位于结构基因5’端上游区的DNA序列。物质。因此，有效防治植物病害，对提高作物产量和它既能够活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地品质至关重要。除了传统的农药防治病害方法外。转结合，又具有转录起始的特异性，可控制基因转录的基因抗病植物的培育也越来越受到人们的关注。但起始时间和表达程度。它就像一个“开关”，决定基是，目前在转基因植物中所使用的启动子多数为组因的活动，是基因表达不可或缺的重要调控序列(朱成型启动子，其驱动外源基因在植物体内持续大量玉贤和李毅，2002)。一个典型的启动子包括TATA—地表达，打

4、破了植物原有的代谢平衡，增加了植株box和CAAT—box，它们位于转录起始点上游几十个的代谢负担，造成了物质和能量上的巨大浪费，且碱基处。由TATA—box及转录起始点即可构成最简单还可能影响食物的安全性(Kasugaeta1．，1999；的启动子。TATA—box决定启动子的转录方向并保证Morenoeta1．。2005)。而诱导型启动子就可以很好地转录精确地起始(朱玉贤和李毅，2002)。转录起始点规避上述问题。如病原菌诱导型启动子在病原物的激通常位于基因的—40一一70bp处，基因转录起始区域发下才会启动抗病相关基因的表达。因此，研究和利用的DNA序列较保守，一般为CTCAT

5、CA，中间的A即病原菌诱导型启动子，特别是对其关键调控元件的鉴为转录起始点，记作+1(Joshi，1987)。一般把含有定和利用，将有利于抗病转基因植物的培育(LippoketTATA-box的启动子区称为核心启动子区，核心启动a1．，2007；Caieta1．，2008；Chujoeta1．，2009)。本文主子区具有较低的转录活性。如椰菜花叶病毒基因要综述了病原菌诱导型启动子相关顺式作用元件及与CaM5S启动子的核心区-46／+8仅具有基础转录活这些元件相互作用的转录因子，特别对病原菌性(Odelleta1．，1985)。除了核心区外，启动子5端上TAL(transcriptio

6、nactivatorlikeeffector)效应子与植物游调控区往往含有许多其它调控元件，例如一些与组靶基因启动子的特异识别模式进行了阐述，旨在为织特异表达有关的元件和各种(如植物激素、干旱、抗病转基因植物的研究利用提供新的思路。低温、伤害和病原菌等)诱导表达元件。深入了解这收稿日期：2012-04—20；接受日期：2012—1O-09基金项目：国家自然科学基金(No．31071484)通讯作者。E—mail：gaoying@caas．net．cn220植物学报48(2)2013些诱导调控元件的组成及功能有助于构建高效且特PR1病程相关蛋白由P尺7—7、P尺一2和尸尺一3组成的基异

7、性的植物表达载体，对于培育生物安全的转基因新因家族所编码。Rushton等(1996)通过对PR1基因启品种具有重要指导意义。动子的缺失和功能分析，发现PR1．1、PR一2启动子上各有2个响应真菌激发子的元件，PR1—7启动子上为2病原菌诱导型启动子相关顺式作用元W1-box(AATTTGACCGAG)和W2一box(TATTCAG—件及与其作用的转录因子CCATCAAAGTTGACCAA)，PR1—2启动子上为W1一box~1]W3一box(TTATGA