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模塊質粒組裝係統的構建和應用
上海交通大學農(nong) 業(ye) 與(yu) 生物學院陳功友課題組研發了一套模塊質粒組裝係統，解決(jue) 了適用於(yu) 水稻黃單胞菌的低拷貝載體(ti) DNA遺傳(chuan) 操作效率低的瓶頸，將功能DNA模塊，通過高拷貝的遺傳(chuan) 操作背景，轉移至低拷貝的骨架載體(ti) 上，用於(yu) 基因的蛋白表達、啟動子活性、突變體(ti) 的功能互補以及病原菌的病程示蹤等研究。該研究成果近日在線發表於(yu) 《分子植物病理學》。
植物病原黃單胞菌（spp.）能夠引起400多種植物的病害，造成嚴(yan) 重的經濟損失。在水稻上，由稻黃單胞菌（X. oryzae）的2個(ge) 致病變種水稻白葉枯病菌（X. oryzae pv. oryzae, Xoo）和條斑病菌（X. oryzae pv. oryzicola, Xoc）引起的白葉枯病和條斑病是水稻生產(chan) 上非常重要的2個(ge) 細菌病害，嚴(yan) 重威脅我國水稻的安全生產(chan) 。Xoo和Xoc與(yu) 水稻的互作已作為(wei) 病原細菌致病機製和寄主組織特異性研究的模式係統。
Xoo和Xoc菌株存在較嚴(yan) 格的限製性修飾係統，僅(jin) 允許一些具有寬廣宿主範圍的載體(ti) 在其細胞內(nei) 複製和穩定存在，這些載體(ti) 一般為(wei) 低拷貝，加大了DNA遺傳(chuan) 操作的難度。因此，突破這個(ge) 技術瓶頸，建立高效的基因表達研究的載體(ti) 係統具有重要的意義(yi) 。
為(wei) 此，研究人員設計出了一套模塊化質粒組裝係統，利用高拷貝的入門載體(ti) 和目標載體(ti) ，結合合成生物學的方法，將基因表達的核心元件形成模塊，通過組裝的方式，將融合元件在高拷貝質粒的遺傳(chuan) 操作背景下轉入低拷貝的“骨架”載體(ti) ，將陽性克隆的獲得率提高了20倍。研究人員證明了這套模塊化質粒係統能夠在體(ti) 外、寄主水稻和非寄主煙草的互作環境下，有效應用於(yu) Xoo和Xoc毒性相關(guan) 基因的轉錄表達和蛋白表達分析。另外，在骨架載體(ti) 中引入不同的終止子元件，能夠賦予目的蛋白不同的表達水平，可以根據不同的實驗需要來定製目標基因的表達水平，應用於(yu) 基因突變體(ti) 的功能互補研究。
專(zhuan) 家表示，這套載體(ti) 係統簡單、高效、多功能，且經濟成本低，也突破了原有體(ti) 係的局限性，能夠在活體(ti) 植物組織中進行基因表達的定量測定。因其寬廣的宿主特性，也適用於(yu) 其他植物病原黃單胞菌。
相關(guan) 論文信息：https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mpp.13033
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