[发明专利]转录水平沉默的植物基因

说明书

本发明涉及植物基因表达领域，尤其是关于基因沉默，这种植物基因组整合入转基因后经常观察到的现象。比较两种拟南芥属品系的转录基因表达，其中一种以多拷贝的形式带有一种沉默的转基因，另一种则是其突变体衍生物moml，它在使该转基因沉默方面受到损害。比较发现有两个cDNA克隆在突变的植株中进行表达，而在其亲本和野生型植株中都没有表达。这两个克隆都来自于同一个转录物家族，被称作TSI(转录水平沉默信息，Transcriptionally Silent Information)。已公开的编码TSI的基因组模板在多种生态型中都是主要位于中心粒附近，并且组织保守的重复元件。它们也被称作TSI。在上述突变体中，基因组TSI模板的转录水平沉默被特异的解除了。该模板的沉默还在已知影响基因转录水平沉默的其它基因型中进一步解除了。因此，TSI的转录可被用来作为鉴定植物中缺陷型沉默途径的标志。

对于任何活细胞而言，遗传信息的活化和沉默之间正确的平衡是至关重要的。基因表达的严谨型控制对于适应环境因素、调节生理需求、分化、特化细胞类型在多细胞有机体中的发育，都是必需的。例如，分化过程中涉及可通过有丝分裂遗传的基因表达的改变，其中基因活性所处的状态具有一定的稳定性。这种稳定性可能来自对基因活化子的严格控制，对转录物稳定性的调节，或者经稳定沉默选定而调控遗传信息自身的转录可利用性遗传位点。在许多实验体系中，基因沉默经常伴随着抑制转基因的表达而出现。

在植物中，转基因座位的沉默限制了用转基因的方式来提高品质性状的可靠性。已引起注意的是，带有转基因多拷贝重排的复杂插入片段特别容易产生基因沉默。现已发现了两种使转基因不能表达的不同机制。一种阻止转录(称为转录水平基因沉默或者TGS)，另一种靶向选定的转录物使之迅速降解(称为转录后基因沉默或者PTGS)。两种过程的引发机制看起来相似，因为两种类型的沉默，其产生都与遗传信息的冗余相关，即与TGS相对应的是DNA重复片段，与PTGS相对应的是RNA的过量产生。TGS可减数分裂遗传，与DNA模板的修饰有关，表现为被沉默基因的启动子高度甲基化，或染色质结构的局部改变。相比之下，PTGS不能通过减数分裂传递，需要在每一个有性世代中进行重建。PTGS无需DNA模板的修饰，但是，在被沉默基因的蛋白质编码区也观察到了DNA甲基化水平的提高。

在植物系统中，对基因沉默的研究主要涉及转基因的沉默。只有很少的一些关于基因沉默的例子不涉及转基因座位。遗传信息对TGS敏感性的标准还了解的非常少，并且正常野生型植物中转录水平沉默的天然目标也还未知。推测TGS是一种防御系统，用来抵御如转座因子这类的入侵DNA，但是这一假说还缺乏实验证据。

在本发明文中，提及基因时被认为是指包含调控序列的DNA编码序列，该调控序列可以使编码序列转录为RNA，如mRNA、rRNA、tRNA、snRNA、正义RNA或反义RNA。调节序列例如是启动子序列、5’和3’非翻译序列、内含子，以及终止序列。

启动子被认为是用来起动与之相联的DNA转录的一段DNA序列，它可能还包括一些调节基因表达的元件，如活化子、增强子或者抑制子。

基因的表达指的是基因在活细胞中转录成RNA，或者是转录并随后翻译为蛋白质。

特异核苷酸或氨基酸序列的任何部分或片段都被认为是组分序列。

本发明的目的是要提供编码遗传信息的核酸分子，它们在野生型植物中是不表达的，即沉默的，但是在转录水平基因沉默缺失的植物中能够表达。这些分子能用式R_A-R_B-R_C限定，其中：

-R_A、R_B和R_C代表由核苷酸残基组成的组分序列，这些残基独立地分

 别选自G、A、T、C组，或G、A、U、C组，其中：

G是鸟苷酸，

A是腺苷酸，

T是胸苷酸，

U是尿苷酸，

C是胞苷酸，

-R_A和R_C分别由0～6000个核苷酸残基组成；

-R_B由至少50个核苷酸残基组成；并且