CAJ | 학술논문

原核生物苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)的杀虫蛋白基因Cry2Aa不仅GC含量低,而且包含影响在真核生物中高效表达元件的结构,如果不加以改造而直接转入水稻中,不仅表达量低而且抗虫效果差.本研究首先通过同义密码子替换,提高了优化基因中GC含量和水稻(Oryza sativa L.)偏爱密码子的比例,消除原始基因中的Poly(A)加尾识别信号序列和内含子切割识别序列,然后在优化基因的5’端添加转运信号肽序列PRla和3’端添加内质网定位序列KDEL,采用Mfold软件优化mRNA二级结构,最终获得的优化基因Cry2Aa#的GC含量达到57.3％,碱基改变了25.87％,密码子改变了67.51％;消除了在真核生物中影响mRNA稳定的序列,密码子使用频率与水稻基因组基本保持一致;另外,消除了优化基因中存在的9个茎环等mRNA二级结构,其总自由能也相应降低,相比优化之前降低了23.9 kcal/mol.利用优化基因Cry2Aa#构建植物表达载体,转化水稻成熟胚诱导愈伤组织获得转基因植株,其分蘖期叶片中Cry2Aa#蛋白的表达量为8.62～18.88 μg/g鲜重,对稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)的抗性好,说明优化策略可行.本研究为外源基因优化设计提供重要参考数据,为水稻抗螟虫育种提供了优良抗虫基因资源.
원핵생물소운금간균(Bacillus thuringiensis)적살충단백기인Cry2Aa불부GC함량저,이차포함영향재진핵생물중고효표체원건적결구,여과불가이개조이직접전입수도중,불부표체량저이차항충효과차.본연구수선통과동의밀마자체환,제고료우화기인중GC함량화수도(Oryza sativa L.)편애밀마자적비례,소제원시기인중적Poly(A)가미식별신호서렬화내함자절할식별서렬,연후재우화기인적5’단첨가전운신호태서렬PRla화3’단첨가내질망정위서렬KDEL,채용Mfold연건우화mRNA이급결구,최종획득적우화기인Cry2Aa#적GC함량체도57.3％,감기개변료25.87％,밀마자개변료67.51％;소제료재진핵생물중영향mRNA은정적서렬,밀마자사용빈솔여수도기인조기본보지일치;령외,소제료우화기인중존재적9개경배등mRNA이급결구,기총자유능야상응강저,상비우화지전강저료23.9 kcal/mol.이용우화기인Cry2Aa#구건식물표체재체,전화수도성숙배유도유상조직획득전기인식주,기분얼기협편중Cry2Aa#단백적표체량위8.62～18.88 μg/g선중,대도종권협명(Cnaphalocrocis medinalis)적항성호,설명우화책략가행.본연구위외원기인우화설계제공중요삼고수거,위수도항명충육충제공료우량항충기인자원.