亚麻韧皮部特异启动子的分离及功能鉴定

China plays a leading role in flax planting areas and linen textile production worldwide. However, more than 50 precent of high quanlity flax fiber counted on import, for the fiber quality of cultivated flax is poor in our country, which is a serious handicap in linen industry development. Lignin contents is the most important factor determining the flax fiber quality, by which flax fibers are segmented into different orders. The higher the lignin contents, the rougher the flax fabric, and more environmental pollution for degumming. Researchers cloned many genes in flax lignin synthesis pathway and attempted to decrease lignin contents by transgenes. But lignin exists in almost all the parts of plant and plays important roles, such as mechanical supporting. So phloem specific promoter is urgently needed to accurately control lignin synthesis in flax phloem. In this project, the widely used hiTAIL-PCR techology was choosen to separate promoters of the flax and its activity was proved by transgenic expression. The object is to provide novel endogenous promoter for flax genetic engineering in order to applicate it in breed improvement and safety control of genetically modified plants.

我国是亚麻种植和亚麻纺织品生产大国。然而，由于现有栽培亚麻品种的纤维品质差，我国的优质亚麻原料依然非常短缺，50%以上依赖进口，严重制约了我国麻纺产业的发展。木质素是影响亚麻纤维品质最重要的因素，木质素含量越高，则其纺织品质量越差，并且在脱胶时造成了对环境的污染。研究者们克隆了大量亚麻木质素合成的相关基因，试图用转基因的方法降低亚麻木质素含量。但是木质素存在于亚麻植株的很多部位，并且起重要的机械支撑等作用。所以，急需用亚麻韧皮部特异的启动子来调控木质素在韧皮部的合成。本项目计划用目前广泛运用的hiTAIL-PCR技术分离亚麻韧皮部特异启动子，并用转基因方法研究其在亚麻中的表达活性，为亚麻基因工程研究提供新的内源启动子，以期在作物品种改良和转基因植物产品的安全性控制等方面得到应用。

亚麻纤维是重要的纺织原料。木质素是影响亚麻纤维品质最重要的因素，木质素含量越高，则其纺织品质量越差，并且在脱胶时造成了对环境的污染。研究者们克隆了大量亚麻木质素合成的相关基因，试图用转基因的方法降低亚麻木质素含量。但是木质素存在于亚麻植株的很多部位，并且起重要的机械支撑等作用。所以，急需用亚麻韧皮部特异的启动子来调控木质素在韧皮部的合成。本研究通过数字基因表达的方法找到了亚麻茎表皮特异表达的基因COBRA，克隆了亚麻基因COBRA的启动子序列，构建了pCAMBIA1391Z-pCOBRA植物表达载体，进行了农杆菌介导的亚麻下胚轴遗传转化研究，取得的主要结果如下：（1）对中亚麻2号的茎表皮和叶片转录组进行了测序和数字基因表达分析，找到了136个在亚麻茎表皮中特异表达的基因；（2）克隆了韧皮部特异表达的基因COBRA上游2176bp的启动子序列，并对此序列进行了顺势调控原件分析，表明这段序列包含了多个TATA-BOX和CAAT-BOX等必要启动元件；(3)将COBRA基因的启动子序列pCOBRA连入表达载体pCAMBIA1391Z中,构建了植物表达载体pCAMBIA1391Z-pCOBRA；（4）将pCAMBIA1391Z-pCOBRA植物表达载体采用冻融法转化至根癌农杆菌EHA105中，通过农杆菌介导法转化亚麻品种中亚麻2号的下胚轴。将抗性筛选得到的愈伤组织用X-Gluc染色液进行染色， GUS已在下胚轴中瞬时表达。另外，在亚麻组织培养过程中优化了亚麻转化植株的高效率生根培养基。（5）培养硕士研究生1人，发表论文4篇。