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转基因技术广泛应用于物种改良和分子生物学的基础研究，随着大量转基因植株的获得，人们发现外源基因沉默和外源基因表达量过低的问题普遍存在。造成基因沉默原因很多，主要有甲基化、位置效应、共抑制、染色体包装方式及反式作用等。如何克服基因沉默是完善转基因技术的关键。近年来发现将MAR序列(核基质结合序列)构建到表达盒两侧不仅可以克服基因沉默增强外源基因表达，还可以促进外源基因在后代中的稳定遗传。所以MAR序列是一种很好的基因表达调控元件，分离具有良好增强效果的MAR序列并构建高效表达载体对于优化转基因技术有着重要意义。本研究利用PCR方法从烟草和拟南芥中分离到四个具有MAR序列特征的DNA片段，序列测定表明五个MAR序列含有数目不等的MAR的特征序列和不同的A、T含量,利用GenBank同源性搜寻发现它们属于新的尚未注册的DNA序列。为在体外验证MAR与核基质的结合，我们从所建立的水稻悬浮系中分离细胞核进而制备核基质。以一条已鉴定功能的MAR TM1作为阳性对照，与新分离的MAR一起在体外进行核基质结合实验，通过MAR与空载体结合率的比值来比较不同MAR与核基质的结合强度。结果表明有两个新MAR与核基质的结合能力强于TM1与核基质的结合能力。比较各个MAR序列的序列特征和体外结合能力，我们推测MAR 的序列特征和数目可以作为MAR序列的标志，但还不能作为判断其与核基质结合强弱的标准。为进一步揭示MAR的序列特征及其与核基质体内体外结合的确切关系, 特别是筛选能够增强外源基因表达、减少位置效应的强MAR序列。我们将五个MAR序列分别顺向重复插入植物表达载体pBI121 Gus基因表达盒的两侧, 通过转基因技术来检测MAR对Gus基因表达的影响。实验结果表明, TM1、TM2、TM3和AM1分别使外源基因在烟草中稳定表达增强1.5倍、5倍、1.35倍和1.3倍，AM2对外源基因的表达没有影响。比较五个MAR的体外结合强度与体内的增强功能，我们推测体外结合强度是MAR体内作用的必要条件而不是充分条件。实验中还发现尽管TM1、TM2、TM3和AM1可以使外源基因平均表达水平提高，但转基因个体之间的表达差异仍然存在，基因沉默现象未完全消除。因为TM2在体外与核基质有较强的结合能力，在转基因植株中能稳定增强外源基因表达5倍，所以我们对pBI121TM2MAR II的转基因植株及后代做进一步研究，以揭示TM2对外源基因表达增强的作用特点。对转基因烟草T1代幼苗的组织化学分析表明Gus基因在根茎叶中都表达,表明所分离的MAR序列不影响35S启动子的<WP=8>组成型表达；选取不同GUS表达活性的株系以全长Gus基因为探针进行Southern杂交分析，结果表明TM2的增强作用不依赖于外源基因整合的拷贝数；同样选取不同GUS表达活性的株系，以全长Gus基因为探针进行Northern检测分析，结果表明TM2在转录水平提高基因表达水平。说明TM2是一条具有普遍增强效应的强MAR，能在转录水平组成型增强外源基因的表达，其所在的表达载体是一个高效植物表达载体。综上所述，我们利用体外结合实验初步鉴别分离的MAR与核基质的结合能力强弱，筛选结合能力强的MAR构建植物表达载体，通过转基因在体内鉴定MAR对外源基因表达的影响来筛选强MAR。从烟草中分离到新MAR（TM2）并构建了一个高效表达载体，利用该载体转化烟草可以使外源Gus基因在再生植株中的稳定表达活性提高5倍, 远高于TM1使外源Gus基因在烟草植株中稳定表达的增强效果。目前，我们已将该MAR序列及其构建的表达载体申请了国家发明专利,并正利用该表达载体转化水稻以进一步证明载体在异源生物中的增强效果。该表达载体还可以作为一个母版,用其它高表达的组成型或特异性启动子去替换35S启动子,以构建适合各种用途的高效表达载体。 有关MAR转基因植株的分子研究不仅为基因工程产业化提供高效表达载体，而且也会有助于MAR作用机制的阐明。