利用新型转基因载体消除植物转基因中的同源共抑制现象

摘要

外源基因在不同的转基因植物株系间会呈现很大的表达差异，甚至出现同源共抑制现象，即转基因在其自身不表达的同时也造成与它同源的内源基因的沉默。转基因沉默和同源共抑制主要包括转录水平沉默(TGS)和转录后水平沉默(PTGS)。高度转录的外源基因所产生的紊乱RNA触发了RNA干涉机制，是造成转基因沉默和同源共抑制的主要原因。
　　 通常情况下，转入植物体内的外源基因是没有非翻译区(UTR)，内含子以及其它的基因间非编码序列的，这可能是转基因沉默和同源共抑制的原因之一。为了证实这个观点，我们构建了一些含有5'UTR、内含子、3'UTR和基因间非编码序列的载体，并以拟南芥Cobra基因作为研究对象来进行相关的研究。对照情况下，Cobra发生100％同源共抑制，使用了改进的转基因载体后，我们发现如下结果：在外源Cobra编码区前加入一个自身内含子能使同源共抑制的发生减少30％，而加入自身5'UTR并不能阻止基因沉默现象的出现。在外源Cobra的3'UTR处加入果蝇bcd基因3'UTR，并表达它的结合蛋白Stau，能使同源共抑制现象的发生减少68％；加入6/12/24ms2，并表达其结合蛋白MS2，也能在一定程度上抑制同源共抑制的发生。而当我们在终止子后加入6/12/24ms2，并同时表达其结合蛋白MS2，能减少同源共抑制的发生率达83％。在此，我们也用荧光实时定量PCR、转录终止位点测序等方法对这些结果的机理进行了初步探讨。结果表明转录通读在外源基因中普遍存在，而且它并不足以促发同源共抑制。另外，我们也认为转录后基因沉默才是促发同源共抑制的主要原因。