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端粒是真核生物体内由端粒DNA和其结合蛋白所构成的复合体,能保护染色体末端,使之与普通的染色体有所区分,而不被各种酶降解,防止末端融合。端粒酶则是生物体内负责合成端粒的一种生物酶,由端粒酶逆转录酶亚基(TERT)和端粒酶RNA亚基(TER)构成。端粒酶的TERT亚基利用其TER亚基作为模板连续复制出端粒DNA,从而补偿在染色体复制过程中的末端隐缩,保证染色体的复制和结构稳定。 据报道端粒酶RNA已经从原生动物、酵母和人类中得到了克隆,也证实了TER成分在维持端粒酶功能方面具有重要作用,但其长度和序列在这些物种之间没有相似性。说明TER中除端粒模板序列保守外,其余区域的保守性极低,很难基于同源序列实施克隆。目前,植物中也仅报道了拟南芥TER的克隆。我们先后多次尝试了基于拟南芥TER序列对水稻的TER实施克隆,但均告失败。 本研究的目的在于优化一套已建立的水稻端粒酶RNA鉴定体系,并鉴定一条实验室获得的具水稻TER特征的候选序列。该序列已与报道过的拟南芥TER的转录调控区进行了对比分析,发现两者具有类似的转录调控元件及相关特征。本实验选用中花11号水稻的成熟胚为材料诱导出愈伤组织,通过多重PCR方法对候选序列的模板区进行单碱基T/A突变(5-AAACCCTAA-3),将扩增得到的未突变型和突变型序列分别装载到pMD18-T载体中进行测序鉴定。测序正确的序列装载于pCambial1301载体,从而构建出未突变型和突变型两种穿梭载体,并利用农杆菌介导法将两种序列分别导入愈伤组织中。提取抗性愈伤组织的基因组和端粒酶蛋白,通过设计特异引物验证转基因愈伤组织后,进行后续转基因植株的诱导培养。 对水稻愈伤组织进行端粒酶活性的检测,实验结果显示,在缺乏dATP的端粒重复序列扩增法反应中,突变型愈伤组织的端粒酶活性明显高于未突变型。并对体外端粒延伸的ssDNA进行了测序,结果所测片段均含有突变特征序列,符合水稻端粒末端重复序列的特征;再对转基因植株进行了端粒的鉴定,结果所测7个端粒序列中,有2个含有突变特征序列。 本实验通过转基因愈伤组织的端粒酶对比,以及转基因植株染色体端粒鉴定,论证了该目标序列为水稻端粒酶RNA基因,但仍需要进一步的综合鉴定。实验同时验证了优化后的水稻端粒酶RNA鉴定体系的可操作性,为之后的进一步研究建立了可靠的方法与平台。