近日，中国农业科学院生物技术研究所作物代谢调控与营养强化创新团队有关玉米双向启动子的研究取得新进展，相关结果于6月8日在线发表于国际植物学知名刊物《实验植物学杂志（Journal of Experimental Botany）》。

　　据介绍，双向启动子是同时启动其两端的结构基因转录的一类特殊启动子，在多基因表达中具有独有的优势，同样数量的启动子可以驱动更多的基因表达，避免多基因串联的载体及转录本过大或重复利用同一个启动子带来的基因沉默、基因表达不同步等问题。

　　该成果首先分析一对双向基因ZmDef1/ZmDef2的表达谱，初步确定了其启动子的特性，并克隆出两个基因翻译起始位点上游的2.0 kb基因组序列作为潜在的单向启动子PZmDef1/PZmDef2，以两个基因翻译起始位点之间的635 bp 基因组序列作为潜在的双向启动子PZmBD1。随后，分别构建在单向和双向启动子下游融合报告基因GUS，在双向启动子两端分别融合GUS和GFP两个报告基因的表达载体，通过玉米幼胚瞬时表达结果表明克隆的基因组序列均具有启动子的功能。进而通过玉米稳定转化结果证明GUS和GFP重现了内源基因ZmDef1/ZmDef2的表达模式，证实了单向启动子PZmDef1/PZmDef2是胚特异性启动子，而PZmBD1则是一个胚特异不对称双向启动子。对PZmBD1进行全面的缺失分析后发现一些顺式作用元件互作调控启动子的强度和转录方向并提出了双向启动转录表达调控的模型。
　　
　　该项研究由自然科学基金和转基因重大专项资助，生物所博士后柳小庆博士为文章第一作者，林敏研究员和陈茹梅研究员为通讯作者。相关工作已经取得系列成果，申请专利5项，相关研究结果于2014年分别发表在《植物生物技术杂志（Plant Biotechnology Journal）》和《BMC基因组学（BMC Genomics）》。这些成果将为植物代谢调控研究开拓新途径，为我国的生物技术育种提供自主知识产权的表达调控元件。