生长素响应元件下5'UTR序列对DR5::GUS瞬时表达的影响

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本文主要探讨了5′非编码区(5′Untranslated Region, 5′UTR)序列对生长素响应元件(DR5)驱动的β-半乳糖苷酸酶(Glucosidase Uptake Site, GUS)基因瞬时表达的影响。研究者通过构建两种不同的表达载体来实现这一目标：一是保留GUS原有5′UTR的pBI121-DR5::GUS，另一种则是用植物增强表达常用的烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus, TMV)的5′端序列(Ω′)替代GUS的5′UTR，形成pBI121-DR5(Ω′)::GUS。这两种载体被转化到根癌农杆菌(Rhizobium fascians)后，研究人员采用烟草叶片注射浸染的方法检测它们在植物中的瞬时表达。在实验中，经过2天转化的烟草叶片分别被用于GUS染色分析。结果显示，pBI121-DR5::GUS的转化叶片显示出明显的GUS反应，表明其表达有效。然而，pBI121-DR5(Ω′)::GUS的转化叶片并未表现出GUS活性，这表明使用Ω′序列替换GUS的5′UTR并没有提升基因的表达效率，反而可能影响了mRNA的翻译过程。为了进一步验证这一观察，研究者对注射浸染部位叶盘的RNA进行了RT-PCR分析，发现两种转化的基因都能被转录成RNA，但只有pBI121-DR5::GUS能够成功进行翻译，显示出β-半乳糖苷酸酶的活性。这说明，TMV的Ω′序列可能对翻译起负调控作用，从而影响了GUS蛋白的产生。这项研究揭示了5′UTR序列在植物基因表达中的重要作用，特别是对于生长素响应元件驱动的瞬时表达。它强调了在基因工程中选择适当的启动子和调控元件对于优化基因表达至关重要，因为不同的调控序列可能会导致截然不同的生物学效应。这对于理解植物基因调控机制以及改进基因表达系统的构建具有重要的理论和实际意义。

第 38卷第 2 期湖南农业大学学报(自然科学版) Vol.38 No.2

2012 年 4 月 Journal of Hunan Agricultural University (Natural Sciences) Apr．2012

DOI:10.3724/SP.J.1238.2012.00146

5′UTR 序列对 DR5



GUS 基因瞬时表达的影响

王亚红，赵燕，彭彦，刘晓柱，张学文



(湖南农业大学生物科学技术学院，湖南长沙 410128)

摘要：利用生长素响应原件(DR5)构建了 DR5::GUS 报告基因表达载体，并在载体构建时，对 GUS 的 5′UTR

序列进行 2 种设计：一种是利用载体 GUS 基因原有的 5′UTR 构建成 pBI121–DR5::GUS；另一种采用植物增强表

达的常用原件烟草花叶病毒(TMV) 的 5′ 端序列(Ω′) 替换 GUS 基因原有的 5′UTR 序列，构建成

pBI121–DR5(Ω′)::GUS。将 2 种载体转化根癌农杆菌后，采用烟草叶片注射浸染的瞬时表达检测法对 2 个载体的

植物表达效果进行检测，2 种载体分别转化烟草叶片 2 d 后，对浸染的叶盘进行 GUS 染色分析，pBI121–DR5::GUS

的转化叶片有明显的 GUS 反应，而 pBI121–DR5(Ω′)::GUS 的转化叶片则无 GUS 反应。分离注射浸染部位叶盘

RNA 后，对 GUS 特异引物进行 RT–PCR 分析，2 种转化的基因都已有效转录出 RNA，但前者能翻译出相应的–

葡萄糖苷酸酶，后者则不能完成翻译过程，说明序列的引入并未有效提高 GUS 基因的表达，反而抑制了 mRNA

的翻译。

关键词：5′非编码区；生长素基因报告系统；瞬时表达

中图分类号：Q786 文献标志码：A 文章编号：1007–1032(2012)02–0146–04

Different 5′UTR sequences influence the transient expression of DR5::GUS

WANG Ya -hong, ZHAO Yan, PENG Yan, LIU Xiao-zhu, ZHANG Xue-wen



(College of Bioscience and Biotechnology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)

Abstract: Using auxin-response element (DR5), we constructed reporter expression plasmids containing the

recombinant reporter gene DR5::GUS for study of the auxin distribution in vivo. Two constructions were designed using

pBI121, one of which is pBI121–DR5(Ω′)::GUS, where the 5′UTR of GUS was replaced by the 5′UTR of TMV (Ω′) and

the other is pBI121–DR5::GUS with 5′UTR of GUS unchanged. We transferred the two recombinants into tobacco leaf

by infiltration and the transient expression was tested two days later. The GUS reaction was strong with infiltrated

pBI121–DR5::GUS but there was no GUS activity with the pBI121–DR5(Ω′)::GUS. RNA was isolated from the

infiltrated leaf discs and subjected to RT–PCR with specific primers of GUS. The GUS mRNAs were detectable in the

infiltrated cells transferred with either pBI121–DR5::GUS or pBI121–DR5(Ω′)::GUS, and the corresponding

β–glucosidase expression was achieved in the former plasmid but not the latter plasmid. It recommended the 5′UTR

sequence of Ω′ do not improve the gene expression of GUS, but do inhibit the translation of the mRNA in our study.

Key words: 5′UTR; DR5::GUS; transient expression

收稿日期：2011–09–22

基金项目：湖南省教育厅项目(SCX1103)

作者简介：王亚红(1987—)，女，湖南汉寿人，硕士研究生，主要从事细胞生物学研究；通信作者，xwzhang@hunau.net

从真核生物mRNA 5′末端的“帽子”到起始密码

子AUG之间的5′非翻译区(5′UTR)对基因表达的翻

译过程有重要影响

[1]

。5′UTR的高度结构化对mRNA

翻译起始进行调控，既具有介导内部翻译起始的功

能，也含有内部核糖体进入位点(IRES)

[2]

；因此，

人工转入生物体的外源基因除编码区序列的有效

性外，5′UTR的作用也至关重要。Daniel等

[3]

研究发

现，来自于烟草花叶病毒RNA5′端的67 bp的前导序

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