玉米醇溶蛋白ze19基因启动子克隆与功能分析

从玉米自交系9801基因组DNA中克隆玉米醇溶蛋白基因ze19启动子,将其克隆到pMD18-T载体上.该序列与发表序列同源性为94％,包括TATA box、CAAT box启动子基本元件以及多种参与调节醇溶蛋白表达的顺式元件.将ze19启动子取代质粒PBI 121-gus中的CaMV35S启动子,构建由ze19启动子驱动GUS的植物表达载体pBIze19-gus,利用土壤杆菌介导法将重组载体pBIze19-gus转入烟草中.对转基因烟草植株GUS活性的定性与定量分析结果表明,ze19启动子驱动GUS基因在转基因烟草种子中表达活性最高,在叶片中活性很弱,在茎中没有活性.所克隆的ze19启动子具有种子特异表达特性,为玉米种子生物反应器的研究提供借鉴.     

巴西橡胶树HbWRKY1基因5'调控序列的克隆及功能初步鉴定

为深入研究巴西橡胶树HbWRKY1基因的表达调控机制,采用染色体步移法克隆了HbWRKY1基因的5'调控区序列.结果表明,该序列具有预测的核心启动子区域位于-6～-57 bp,转录起始位点位于翻译起始位点上游41 bp处;该序列具有TATA-box,CAAT-box和GATA-box等多个典型的真核生物启动子基本的顺式作用元件,同时还具有低温响应元件LTR,赤霉素反应元件GARE-motif’生长素响应元件TGA-element和脱落酸响应元件ABRE等参与激素调控元件,此外还有与MYB结合的MBS元件,热胁迫反应的HSE,厌氧诱导元件ARE和增强诱发厌氧反应的GC-motif等顺式作用元件.构建了不同长度的HbWRKY1启动子片段的植物表达载体并转化本生烟草,通过潮霉素抗性和PCR鉴定,获得了转基因植株.对获得的转HbWRKY1不同长度启动子片段的转基因T1植株GUS染色发现,植株的茎、叶柄、主叶脉和根中均可呈现蓝色,表明HbWRKY1基因的5'调控区可以启动GUS基因的表达,具有启动子的活性.     

大豆GmGBP1启动子受激素和外源环境诱导的研究

采用PCR方法克隆大豆光周期GmGBP1基因启动子,构建含有GmGBP1启动子驱动报告基因GUS的融合性表达载体pBI121-pGmGBP1::GUS,通过花序浸泡法,转化野生型拟南芥获得pBI121-pGmGBP1::GUS转基因植株,对T3代转基因拟南芥进行GUS染色,研究了GmGBP1启动子受激素和外源环境诱导的表达规律。结果表明:大豆GmGBP1启动子受水杨酸(SA)和干旱(PEG)以及高温等外源环境的诱导,与生物信息学预测GmGBP1启动子序列存在的逆境胁迫响应元件的结果相一致。     

大豆组织特异启动子的克隆与功能分析

采用同源序列法克隆得到了大豆根部特异性启动子、种皮特异性启动子、种子特异性启动子,核苷酸序列大小分别为2 500bp、1 832bp、1 268bp,分别具有CANNTG-motifs、GATA-box、ACGT等启动子表达元件,并分别构建了这3个组织特异性启动子的植物报告表达载体。通过农杆菌介导法将3个表达载体转入烟草NC89,通过组织化学染色和GUS基因的相对表达量分析验证3个启动子的功能。通过转化获得了根部特异性启动子转基因烟草植株11株,种皮特异性启动子转基因烟草植株4株,种子特异性启动子转基因烟草植株8株,转35S启动子启动GUS基因的阳性烟草植株7株。GUS化学组织染色结果表明,克隆得到的根、种皮、种子特异性启动子都表现为组织特异性表达,表达水平明显高于叶片、茎部、花等部位。进一步的荧光定量PCR结果显示,根部特异性启动子GUS的相对表达量在根部最高,而在茎、叶、种子、种皮、花中表达量较低;种皮部特异性启动子GUS的相对表达量在种皮最高,而在根、茎、叶、种子、花中表达量较低;种子特异性启动子GUS的相对表达量在种子最高,而在根、茎、叶、种皮、花中表达量较低,但是与35S启动子相比,这3个特异性启动子的GUS相对表达量在相应的组织均低于35S启动子。     

巴西橡胶树HbWRKY1基因5′调控序列的克隆及功能初步鉴定

为深入研究巴西橡胶树HbWRKY1基因的表达调控机制,采用染色体步移法克隆了HbWRKY1基因的5′调控区序列。结果表明,该序列具有预测的核心启动子区域位于-6~-57 bp,转录起始位点位于翻译起始位点上游41 bp处;该序列具有TATA-box,CAAT-box和GATA-box等多个典型的真核生物启动子基本的顺式作用元件,同时还具有低温响应元件LTR,赤霉素反应元件GARE-motif,生长素响应元件TGA-element和脱落酸响应元件ABRE等参与激素调控元件,此外还有与MYB结合的MBS元件,热胁迫反应的HSE,厌氧诱导元件ARE和增强诱发厌氧反应的GC-motif等顺式作用元件。构建了不同长度的HbWRKY1启动子片段的植物表达载体并转化本生烟草, 通过潮霉素抗性和PCR鉴定,获得了转基因植株。对获得的转HbWRKY1不同长度启动子片段的转基因T1植株GUS染色发现,植株的茎、叶柄、主叶脉和根中均可呈现蓝色,表明HbWRKY1基因的5′调控区可以启动GUS基因的表达, 具有启动子的活性。     

启动子陷阱技术在橡胶树中的应用研究

启动子陷阱技术是克隆未知基因启动子的有效途径。首先用反向无启动子的GUSA替换pCAMBIA-2301载体上的GUSA及启动子序列，构建橡胶树启动子陷阱载体pCAMBIA2301：GUS-NOS，然后转化橡胶树。结果表明：获得了GUS染色阳性胚状体6个，再生后获得2个转基因株系。其中1个株系在胚状体、叶片和根中能检测到GUS基因的强烈表达，另1个株系仅在根中检测到微弱的GUS基因表达，说明获得的转基因植株为不同启动子启动GUS基因的株系。因此通过橡胶树启动子陷阱载体的构建及其在橡胶树中的表达，能够发现和克隆橡胶树内源基因的启动子。     

大豆GmGolS基因高温胁迫应答及启动子活性分析

肌醇半乳糖苷合成酶(GolS)是棉子糖系列寡糖(RFOs)生物合成途径中的关键酶。为探究大豆GmGolS基因的高温胁迫调控机制,通过实时荧光定量PCR检测GmGolS在高温胁迫下的表达量,通过PCR从大豆基因组DNA中扩增GmGolS基因启动子序列,将其连接到植物表达载体pCAMBIA1301上并转化烟草,通过GUS组织化学染色和实时荧光定量PCR检测GmGolS启动子的高温诱导启动活性。结果表明：高温胁迫可以强烈诱导GmGolS的表达。1 739 bp的GmGolS启动子序列中含1个生长素响应元件、1个干旱诱导的MYB转录因子结合位点、2个厌氧诱导元件、1个防御和胁迫响应元件、1个脱落酸响应元件、1个茉莉酸响应元件和1个缺氧诱导元件。成功获得3棵GmGolSP转基因烟草植株。GmGolS启动子的活性可以被高温胁迫诱导。     

小麦转录因子 TaDREB6基因启动子的克隆及活性分析

启动子的分析有助于解析植物抵御不良环境的机制。植物DREB转录因子参与对干旱、低温和高盐等胁迫的响应,在抗逆中起着重要作用。本研究利用反向PCR方法从小麦中克隆获得DREB转录因子TaDREB6基因启动子,长度为1 705 bp。PLACE和PlantCARE分析发现,TaDREB6基因启动子包含多种胁迫相关元件。构建由TaDREB6基因启动子驱动的GUS植物表达载体,转化小麦成熟胚愈伤组织,组织化学染色结果表明,TaDREB6基因启动子是诱导型启动子,受干旱、低温、盐、脱落酸和水杨酸等胁迫诱导。Real-time PCR显示,TaDREB6基因受多种胁迫诱导表达,与TaDREB6启动子活性分析结果一致,这些结果为进一步分析DREB转录因子的功能提供了依据。     

茶树CsMYB基因启动子的克隆与功能分析

以茶树新品系“1005”嫩芽为材料,克隆得到CsMYB基因gDNA全长序列1β828βbp,通过染色体步移技术,分离得到CsMYB基因启动子片段1β038βbp,命名为proMYB。生物信息学分析表明,CsMYB gDNA由2个内含子和3个外显子组成,该启动子含有与提高基因转录水平相关的5′UTR Py-rich stretch顺式作用元件、启动子核心元件TATA-box和CAAT-box,还存在有激素响应元件、光响应元件、逆境应答元件以及大量功能未知或功能特异的顺式作用元件,说明proMYB具有诱导型启动子特性,CsMYB基因在茶树植物体中可能参与多种非生物胁迫应答和激素信号传导;通过烟草的瞬时表达结果表明,该启动子能驱动下游基因表达,具有启动子活性。     

甘蓝型油菜胚胎特异启动子pBnaA09g21960D的分析

为筛选甘蓝型油菜胚胎特异性表达启动子,以甘蓝型油菜冬性品种Darmor的叶片基因组为模板,克隆了Bna A09g21960D基因上游990bp的启动子序列。顺式调控元件的预测分析表明,该启动子除具有核心调控元件TATA box和CAAT-box外,还含多个组织特异性、激素、逆境、光合作用等表达相关的顺式作用元件,如ABRE、GCN4_motif、TGACG-motif等。为了验证该基因启动子的表达模式,构建了由其驱动GUS报告基因的植物融合表达载体DX2181-p Bna A09g21960D,并采用农杆菌介导的花序浸染法转化野生型拟南芥。对筛选和鉴定的阳性转基因株系进行GUS组织化学法染色,结果表明GUS活性在拟南芥胚胎中特异表达,而在其他组织和器官均未表达,这表明p Bna A09g21960D具有驱动GUS报告基因在拟南芥种子胚胎中特异表达的潜质。这为该启动子在转基因技术提高油菜品质方面和人工创建种质资源等方面的应用提供了较好的基础。     

油菜热休克蛋白基因HSP81.1启动子的克隆与功能验证

利用温度诱导热休克蛋白启动子控制外源基因表达不但能提高外源基因表达的准确性,而且可以通过减少外源蛋白的积累,提高转基因作物的安全性。本研究从甘蓝型油菜（Brassica napus）基因组中扩增获得热休克蛋白基因启动子,并将其克隆至双元载体pBI121的GUS报告基因上游,构成双元表达载体pBI121 HSP GUS。通过农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法转化烟草后获得转基因植株。对T1转基因植株研究表明,外源基因在42℃处理1h开始表达,且即使用同样条件诱导,GUS基因的表达率和表达量在不同生长时期均有差异。在第50d左右的苗期,GUS基因的表达率和表达量高,但随植株老化而逐渐下降。研究显示,利用油菜的热休克蛋白启动子可以达到温度控制烟草基因表达的目的。     

香蕉Actin1启动子的分离及启动活性的分析

从香蕉基因组DNA中分离香蕉Actin1启动子序列，序列测定结果表明，该片段1253bp，包含完整的G-box和TATA box，5’非翻译区和其下游的内含子，与文献报道序列的同源性达97．53％。以全长序列取代植物表达载体pCAMBIA3300上的35s启动子序列构建成瞬间表达载体pCAMBIA—Act1，以内含子序列Hind Ⅲ和XbaⅠ双酶切片段（584bp）取代植物表达载体pBI121上的35 S启动子，构建成瞬间表达载体pBI121-Act1-1。采用基因枪法对香蕉根、叶和果实的薄片进行转化，转化材料经培养3h，采用分光光度法测定各组织GUS的活性。结果表明，Actin1启动子在所转化的3种组织中均可启动报告基因的表达，表达活性与35 S启动子接近，具有组成型表达的特点。内含子部分序列（584bp）也具有启动活性，但启动活性较低。     

草莓NCED基因正反义表达载体和RNAi载体的构建

根据草莓（Fragaria ananassa Duch）NCED基因序列（GenBank： HQ399498），克隆NCED基因开放阅读框，将该片段插入植物表达载体pBI 121的CaMV 35S 启动子和NOS 终止子之间，构建了正义表达载体pBI 121NCED。克隆NCED基因正义、反义片段和作为内含子的gusA基因片段，以植物表达载体pBI 121为基础，以pCAMBIA2301作为中间载体，通过多次酶切和连接，成功构建了草莓NCED基因RNAi表达载体pBI 121NCEDRNAi和反义表达载体pBI 121NCEDF。经PCR、限制性内切酶酶切和测序鉴定后，成功将pBI 121NCED、pBI 121NCEDF和pBI 121NCEDRNA 3个重组表达质粒导入农杆菌EHA105中。研究结果为进一步研究草莓NCED基因的功能奠定了基础。     

水稻精细胞优势表达基因RSG6启动子的克隆及表达

利用已知的[i]RSG6[/i]基因序列和GenBank中提供的[i]RSG6[/i]前导序列设计引物,通过基因组DNA的PCR扩增得到长度为1 408 bp和1 173 bp的两个[i]RSG6[/i]启动子片段PB、PS,测定序列分析发现,PB、PS分别位于水稻第10和第4染色体上,PB、PS序列之间具有较高的同源性,且都含有大量的启动子元件。通过设计带有酶切位点的引物扩增出PB和PS的各两条缺失片段PB1、PB2、PS1、PS2,与质粒pBI221连接后得到中间载体pBI221 PB1、pBI221 PB2、pBI221 PS1、pBI221 PS2,再与质粒pBIN19连接构建出双元表达载体pBIN GUSB1、pBIN GUSB2、pBIN GUSS1、pBIN GUSS2,转化农杆菌EHA105,感染烟草叶片和烟草花粉,瞬时表达显示缺失片段PB1、PB2、PS1、PS2均具有启动子功能,且PB1、PS1的启动效率较PB2、PS2高。     

拟南芥AtLURP1基因启动子在转基因烟草和水稻中的功能分析

克隆拟南芥LURP1基因上游1515 bp的启动子调控序列并命名为AtLURP1p,将其与GUS报告基因融合,构建成植物表达载体,分别遗传转化烟草和水稻,获得LURP1p::GUS的烟草和水稻转基因植株及其相应的T2代株系,分别研究LURP1p对水稻稻瘟病、辣椒青枯病侵染及SA、MeJA、ABA等几种重要的植物激素信号分子处理的应答.结果表明:(1)转基因烟草和水稻在几种激素,包括SA、MeJA、ABA的诱导处理下,GUS基因均可以被诱导表达;(2)转基因烟草在细菌性病菌青枯病的侵染下,GUS可被诱导表达并表现出持续表达的趋势,转基因水稻在稻瘟病的侵染下,其GUS基因也被诱导表达,并表现出后期持续上调的趋势.这些研究结果表明,拟南芥LURP1的应答逆境信号通路也存在于烟草和水稻等植物,该启动子可用作诱导型启动子广泛地应用于不同植物抗病基因工程.     

狗尾草U6启动子的克隆及功能鉴定

狗尾草是重要的模式植物,是研究C4光合作用的优秀模型,具有热带植物的典型特征。U6启动子主要用于构建RNAi和CRISPR表达载体,有启动干扰发夹结构的表达和基因编辑引导序列复合结构的表达的作用,该启动子具有特殊的启动位点G,能够保证转录后RNA结构的完整性。随着CRISPR 技术的发展,利用狗尾草进行基因编辑的研究日益增多和深入,目前还没有针对狗尾草U6启动子的克隆及功能鉴定。U6启动子具有种属特异性,在转基因技术中,使用转化物种本身或亲缘物种的U6启动子能取得更高的的启动效率,本研究克隆了狗尾草2个U6启动子基因,并构建不同序列长度的U6启动子序列驱动GUS基因的表达,GUS融合表达载体转化狗尾草胚性愈伤,瞬时表达验证表明,克隆出的2个狗尾草 U6启动子在狗尾草上具有很强的启动效率;并且将该载体转化狗尾草后,获得了能够稳定表达GUS基因的转基因植株;将该U6启动子用于构建狗尾草PDS基因CRISPR编辑载体,获得能够稳定表达的白化苗,说明克隆的狗尾草U6启动子能够很好的启动基因编辑载体的转录。     

利用REF启动子构建橡胶树乳管特异表达载体及GUS基因的瞬时表达

采用SDS法提取橡胶树基因组DNA,用2套引物进行PCR扩增,得到2条REF条带,它们与NCBI报道的REF序列间的同源性分别是98.9%,98.4%.用克隆得到的REF片段分别替换载体质粒pBI121中的CaMv35S启动子,得到利用橡胶内源性启动子构建的橡胶树REF启动子瞬时表达载体（pBIR1和pBIR2）.用基因枪法转化橡胶树组培苗叶片后,Gus组织化学检测显示叶脉为Gus染色阳性.研究中发现,长度为306bp的REF启动子片段可以实现REF启动子的全部功能.从而成功地构建了橡胶树乳管瞬时表达载体,为外源基因的橡胶树乳管特异表达载体的构建打下了基础.     

棉花GbGAI2启动子克隆及表达分析

通过染色体步移方法获得棉花GbGAI2基因的上游2378bp启动子序列,并对其进行生物信息学分析。将启动子序列与GUS基因连接,转化拟南芥,并对转化植株进行组织化学分析。结果表明,启动子区域内含有丰富的与光信号途径、激素信号途径(GA/IAA)、逆境胁迫相关等的顺式作用元件。在外施GA条件下,启动子活性增强。通过对启动子表达模式的分析表明,棉花GbGAI2基因在GA信号途径中起很大作用。     

香蕉Maasr1基因RNAi植物表达载体的构建及鉴定

以香蕉Maasr1基因为目的基因,载体pBS为中间载体,pBBB、pBI121为表达载体,分别构建含有Maasr1基因的RNAi植物表达载体DBBB-S-I-A和含有Maasr1基因正义片段的植物表达载体pBl121-S,并通过农杆菌介导的方式对构建的该RNAi载体沉默效果进行鉴定.结果表明:(1)利用中间载体pBS和植物表达载体pBBB成功构建了香蕉Maasr1基因的RNAi植物表达载体pBBB-S-I-A;(2)利用载体pBI121成功构建了1个含有Maasr1基因正义片段的植物表达载体pBI121-S:(3)构建的RNAi载体pBBB-S-I-A可以抑制Maasr1基因的表达,具有较好的沉默效果.     

大麦脱水可诱导启动子的克隆及其瞬间表达载体的构建

为进一步研究脱水可诱导启动子的结构和功能，并为开展禾谷类植物转基因研究选择启动子提供依据，用大麦品种撒哈拉幼苗提取的总DNA为模板，利用设计合成的引物对进行PCR定向扩增，获得了HVA1s、Dhn4s和Dhn8s启动子片段。通过分离、纯化、酶切和连接，把启动子片段分别插入到带有GFP和GUS报告基因的表达栽体质粒中。经测序确认，目标启动子片段与原报道的同源启动子序列一致性达95．3％以上。HVA1s、Dhn4s和Dhn8s启动子在构建的瞬间表达载体pHVA1sGFPG、pDhn4sGFPG、Dhn8sGFPG和pHVA1sGUSR、pDhn4sGUSR、pDhn8sGUSR中，都具有启动表达报告基因的能力，通过基因枪转化大麦幼苗可有效启动gfP和gus基因瞬间表达。