更新时间:2021-12-01 17:04
转座子标签技术是利用转座子作探针克隆出突变基因,再用突变基因做探针,从野生型个体中分离并克隆出野生型基因,最终得到完整的基因的技术方法。转座子标签(transposon tagging)技术是研究功能基因的有效具之一。转座子标签法不但可以通过上述转座突变分离基因,而且当转座子作为外源基因通过农杆菌介导等方法导入植物时,还会由于T-DNA整合到染色体中引起插入突变,并进而分离基因,因此大大提高了分离基因的效率。
转座子标签(transposon tagging)技术是研究功能基因的有效的工具之一。转座子标签技术克隆基因的基本原理:
转座子是染色体上一段可移动的DNA片段,它可从染色体的一个位置跳到另一个位置。当转座子跳跃而插入到某个功能基因时,就会引起该基因的失活,并诱导产生突变型,而当转座子再次转座或切离这一位点时,失活基因的功能又可得一恢复。遗传分析可确定某基因的突变是否由转座子引起。由转座子引起的突变便可以转座子DNA为探针,从突变株的基因组文库中钓出含该转座子的DNA片段。并获得含有部分突变株DNA序列的克隆,进而以该DNA为探针。筛选野生型的基因组文库,最终得到完整的基因。
转座子标签法不但可以通过上述转座突变分离基因,而且当转座子作为外源基因通过农杆菌介导等方法导入植物时,还会由于T-DNA整合到染色体中引起插入突变,并进而分离基因,因此大大提高了分离基因的效率。转座子标签法的主要步骤是:(1)采取农杆菌介导等适当的转化方法把转座子导入目标生物体,(2)转座子在目标生物体内的初步定位,(3)转座子插入突变的鉴定及分离,(4)转座子在目标生物体内的活动性能检测,(5)对转座子插入引起的突变体,利用转座子序列作探针,分离克隆目的基因。
1938年细胞遗传学家McClintock首先在玉米中发现了可自主移动的DNA片段,并命名为转座子,后来又陆续在细菌、酵母、果蝇、金鱼草和拟南芥等其他植物中发现了内源转座子。说明转座子广泛存在于从原核细菌到真核的高等动植株的细胞中。转座子分为两类:逆转座子(Ⅰ类因子)和转座子(Ⅱ类因子)。逆转座子首先在动物和酵母菌基因组中发现,但许多证据已表明它们几乎存在于苔藓、石松、蕨类、裸子植物和被子植物等所有植物的基因组中,并且是植物基因组中一个很大的组成部分。逆转座子的增殖以RNA为中介,且拷贝数较多。研究表明,逆转座子在很大程度上是侵略性的,通常情况下逆转座子被严格控制,但在胁迫条件下,逆转座子可被激活。果蝇和酵母的逆转座子在正常的生命周期中就具活性,烟草逆转座子Tntl也可在拟南芥中转座;1999年Sato等人利用Hirchick建立的水稻逆转座子Tos17基因敲除体系分离了6个水稻knl-型同源异型框基因,发现了引起水稻植株矮化的突变基因OSH15。Ⅱ类因子(即通常所说的转座子)只通过由DNA到DNA的方式增殖,包括细菌的插入序列(insertion sequence);复合转座成分(composite transopson);Tn转座家族(Tn family);可转移噬体(transposable phages);酵母的Ty(transposable element in yeast);果蝇的copia等转座子成分及高等植物的转座子。研究得比较清楚且应用较多的是玉米的Ac/Ds、Spm/dSpm和金鱼草的Tam3转座子。植物的转座子,其结构类似于细菌的复合成分,以Ac/Ds为例,Ac全长4.5kb,两端为11bp反向重复序列,Ds的大小为0.4-4kb,一般认为Ds是Ac缺失的结果,Ac单独存在便可引起突变,但变异不稳定,Ds在有Ac存在的条件下,才会引起插入突变。