超高活性植物核心启动子

表达提高128倍

经深度生成模型设计并实验验证的合成启动子，超越天然启动子的最高活性，为作物遗传改良和植物合成生物学提供可编程的表达调控元件。

Yao, Qi · Deng, Kaixuan · Xiong, Qi · Lu, Yuming · 胡学海

Plant Communications 2026

参数信息

表达量提升倍数

128 ×

预测与实验活性相关系数

0.6435

测试天然启动子最高活性对照

1 ×

技术优势

突破天然启动子活性上限

SP1482 的表达活性超过测试天然启动子中的最高活性 UBI-core-promoter，达到 35S 最小启动子的 128 倍，证明合成启动子可以突破天然序列的活性约束。

可编程设计目标活性

框架整合了预训练活性预测器，能够按用户指定的活性水平从头生成启动子序列，并在大规模实验中验证了预测与实测活性的中等相关（PCC=0.6435）。

双重实验体系交叉验证

STARR-seq 与荧光素酶报告系统在全动态范围内呈强正相关，排除了单一高通量方法的假阳性风险，确保活性数据的可靠性。

应用场景

• 作物遗传改良：用超高活性启动子驱动抗逆或产量基因，突破天然启动子表达上限。
• 植物合成生物学：作为标准化的可编程调控元件，按设计目标定制表达强度。
• 智能植物工厂：在受控环境中精确调控代谢途径基因，提高目标产物产量。
• 人工光合作用：强化光合作用相关基因表达，提高光能利用效率。
• 作物性状工程：定向提升目标性状关键基因的表达水平，加速性状改良。