单子叶植物合成生物学工具包开发：调控元件性能评估与双子叶兼容性研究

针对单子叶植物遗传元件匮乏问题，研究人员系统构建了含80个元件的组合库（17个启动子/17个5'UTR/18个融合元件/28个3'UTR），通过玉米原生质体GFP报告系统鉴定出74.5倍动态范围的表达组合，发现HSP来源3'UTR显著优于35S/ocs/nos终止子，34种元件在烟草中显示跨物种活性，为单子叶作物基因编辑和代谢工程提供模块化工具。

　　

在全球农业占据主导地位的单子叶植物领域，提升作物产量与抗逆性的合成生物学(SynBio)技术亟待突破。为填补禾本科作物遗传元件工具箱的空白，研究者构建了包含病毒、微生物和植物来源的80个模块化元件库——涵盖17个启动子、17个5'非翻译区(UTR)、18个启动子-5'UTR融合体以及28个3'UTR序列。

通过玉米(Zea mays)原生质体GFP报告系统测试77种组合时，观察到高达74.5倍的表达量动态范围。有趣的是，花椰菜花叶病毒(CaMV)35S启动子与病毒5'UTR的创新组合，其表达强度堪比强效的CsVMV病毒融合元件。更令人振奋的是，从植物小热激蛋白(sHSP)家族发掘的新型3'UTR序列，其增强表达的效果远超经典终止子35S/ocs/nos。

为验证跨物种普适性，研究团队采用农杆菌浸润法在双子叶模型烟草(Nicotiana benthamiana)中开展瞬时表达实验。结果显示34种元件组合具有跨纲活性，其中14种在单/双子叶植物中呈现保守的调控模式。这套精准可调的遗传元件工具箱，将为单子叶作物的基因组编辑、代谢通路重构以及遗传回路设计等SynBio应用提供标准化"生物积木"。