水稻中cry1Ah1基因密碼子優化方案的比較

周宗梁，林智敏，耿麗麗，蘇軍，束長龍，王鋒，朱延明，張杰

1 東北農業大學生命科學學院，黑龍江 哈爾濱 150030

2 中國農業科學院植物保護研究所植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京 100193

3 福建省農業科學院農業遺傳工程重點實驗室，福建 福州 350003

自1996年美國孟山都公司成功商業化種植抗蟲棉以來，轉基因作物商業化已經16年，至2011年年底，全球轉基因作物種植面積達到1.67億公頃[1]。國內外轉Bt基因抗蟲水稻在研發方面已經取得較大突破[2-4]，其中我國政府于2009年批準了轉基因抗蟲水稻商業化應用生物安全證書，預示著轉 Bt基因水稻等重要農作物在未來農業生產中將發揮重要的作用。

1987年，Vaeck等在研究轉Bt基因煙草時發現野生型全長cry1A (b) 基因轉化煙草后不表達，而改造后的基因在植株中卻具有一定的殺蟲活性[5]。究其根本原因是原核生物與真核生物基因存在很大的差別，例如：A/T (G/C) 含量和密碼子的使用頻率的差異，并且原核生物不具有真核生物基因中的5￠非翻譯區序列和3￠末端識別信號序列[6-7]，使很多來源于原核生物的基因在真核生物中直接表達時效率不高[8]。Wilbur等發現了細菌與高等植物在密碼子的使用方面的差異[9]，Tohru Hayakawa等對cry4Aa基因改造時發現密碼子偏好性是影響基因表達的重要原因[10]。同時發現生物體對同義密碼子的選擇不僅在基因表達水平方面發揮重要調節作用，而且有利于提高翻譯的準確性和效率[11-13]。

隨后人們發現影響外源基因表達水平的因素還有表達系統 (啟動子強度、載體性質、RNA二級結構)、外源基因結構 (終止密碼子)、表達條件等[14]。……