毛白杨PtSEP3-1基因启动子的克隆分析及其表达载体构建

SEP（SEPALLATA）类基因属于花器官发育ABCDE模型中的E类基因,拟南芥中的研究表明该类基因可能具有控制花器官形态发育以及激活其它类型基因的功能,是一类花发育过程中的关键基因。因此,研究杨树SEP类基因启动子表达特性对于杨树的开花调控研究具有重要意义。本文根据毛白杨SEP3基因和毛果杨基因组序列设计引物,通过PCR获得了PtSEP3-1,基因上游2000bp的序列。序列分析结果表明该序列具有启动子的基本元件TATA—box和CAAT-box,还包含大量光响应元件ACE、BoxI和Box4等,此外还有脱落酸响应元件ABRE,赤霉素响应元件GARE—motif以及胁迫响应元件HSE、TC—richrepeats等。进一步构建了一个以PtSEP3-1启动子驱动GUS基因的植物表达载体pPtSEP3-1,protest,为该启动子的功能鉴定奠定了基础。     

小金海棠Fe3+-螯合还原酶MxFRO2基因启动子的克隆与表达分析

通过染色体步移法从小金海棠（Malus xiaojinensis）基因组中克隆了三价铁螯合还原酶（ferric chelate reductase, MxFRO2）基因翻译起始位点上游1 738 bp的启动子序列。生物信息学分析表明,该启动子片段中存在光响应元件G-box、生长素应答元件、铜元素响应元件、TATA-box、CAAT-box等顺式作用元件。从TAIR网站获得了拟南芥（Arabidopsis thaliana）中8个FRO基因上游的启动子序列,通过PlantCARE分析了其与MxFRO2启动子的异同。根据在线预测结果,克隆了翻译起始位点上游1 644 bp（MxFul）和259 bp（MxD1）两段序列,构建了其与GFP融合的瞬时表达载体,并将重组质粒通过PEG介导法分别转化拟南芥叶片原生质体,结果表明,小金海棠MxFul和MxD1两段启动子序列都能驱动GFP蛋白在拟南芥原生质体中的瞬时表达。     

花生AhBW3基因上游启动子克隆及其功能鉴定

含有核苷酸结合位点(nucleotide-binding site,NBS)和富亮氨酸重复(leucine-rich repeat,LRR)结构域的NBS-LRR类抗性基因在植物抗病防御反应中起着重要作用,启动子是调控基因表达的重要顺式元件。为研究花生(Arachis hypogaea)青枯病候选基因3(bacterial wilt candidate resistance gene 3 of Arachis hypogaea,AhBW3)表达调控机制,本研究前期克隆获得了1个青枯病抗性相关的NBS-LRR类基因,发现含有TIR结构域的全长序列(AhBW3,GenBank No.HQ637177.1)和不带TIR结构域序列(AhqBW3)的转基因烟草(Nicotiana tabacum),对青枯病的抗性响应存在差异。为研究AhBW3表达调控花生对青枯菌的响应机制,本研究利用电子克隆技术,从抗青枯病花生品种粤油92基因组DNA中克隆AhBW3基因上游1 978 bp序列,命名为pAhBW3。通过生物信息学分析发现,AhBW3含有多个TATA-box和CAAT-box等真核生物启动子核心元件,还包括根特异表达元件、光调控元件、抗逆境响应等元件。通过构建GUS融合表达载体并遗传转化拟南芥(Arabidopsis thaliana),转基因拟南芥的GUS组织化学活性表达结果显示,GUS在拟南芥根部表达量最高,莲座叶的表达量亦高,在茎和花中表达量较弱,说明pAhBW3是根和叶丰富表达的启动子。通过qRT-PCR分析,显示pAhBW3调控的GUS基因能响应外源激素、干旱、高盐的胁迫,表现不同程度的上调应答。本研究为pAhBW3启动子的利用和AhBW3基因在花生的抗逆反应机制的进一步研究提供了科学依据。     

花生种子特异启动子AHSSP1的克隆及功能分析

为丰富花生种子特异启动子资源,本研究利用PCR技术在花生基因组中克隆了种子贮藏蛋白基因PSC32的启动子AHSSP1,利用半定量RT-PCR检测了PSC32基因表达模式,借助NewPLACE在线分析了AHSSP1序列中存在的顺式作用元件,并构建了AHSSP1驱动GUS报告基因的表达载体,经农杆菌转化获得转基因拟南芥,经GUS组织化学染色鉴定了该启动子的功能。结果表明,PSC32基因957 bp长的启动子AHSSP1序列具备种子特异表达启动子特有的3个RY REPEAT元件。半定量RT-PCR分析发现,PSC32基因在花生成熟种子中表达,而在饱果成熟期根、茎、叶片、花、入土前的果针、成熟种子的果壳中均不表达。GUS组织化学染色发现,转基因拟南芥成熟种子以及萌发种子的子叶、下胚轴和胚根均能够被染上蓝色;长出真叶后,子叶和下胚轴仍能被染色,而根和真叶不能被染上蓝色;成年期转基因拟南芥的叶片也不能被染上蓝色。而野生型拟南芥整个生长时期均不能被染上蓝色。以上现象说明AHSSP1是一个种子特异启动子。本研究丰富了花生种子特异启动子的资源,对花生籽仁品质改良或以花生籽仁作为“生物反应器”的研究具有重要的应用价值。     

拟南芥AtEXP1基因启动子的克隆及转录调控元件分析

为了研究拟南芥扩张蛋白AtEXPA1基因启动子上与转录调控有关的元件,我们通过PCR技术克隆了AtEXPA1基因上游897bp具有启动子活性的序列,再将启动子作不同程度截短,所有片段与GUS基因融合,构建植物表达载体,采用基因枪轰击拟南芥叶片和PEG介导转化烟草原生质体,通过定性和定量检测GUS的活性,发现在靠近翻译起始密码子的上游144bp之间存在增强转录活性的元件。将PEG介导转化的烟草原生质体,分别进行光诱导,冷诱导, 脱落酸（ABA）,盐处理,根据GUS定量检测的结果,推测（1）在AtEXPA1基因启动子上广泛存在与光调控有关的元件,（2） -897～-626 bp之间存在冷负调控元件, （3）-626～-444 bp之间存在与ABA负调控有关的元件,（4）-626～-282 bp之间存在与盐负调控有关的元件。     

烟草NtMTPC4启动子的克隆与缺失分析

组织特异性启动子是基因工程研究及实际应用中的重要工具。为了研究烟草NtMTPC4启动子的表达特性,采用实时荧光定量PCR方法分析烟草金属耐受蛋白C4(MTPC4)基因NtMTPC4在烟草不同组织中的表达模式,并利用PCR技术克隆得到NtMTPC4的上游启动子NtMTPC4-P。根据调控元件的分布对NtMTPC4-P进行不同程度的缺失,获得了NtMTPC4-P1、NtMTPC4-P2和NtMTPC4-P3缺失体;构建全长NtMTPC4-P和不同缺失体的植物表达载体,并通过花序浸染法转化拟南芥,对获得的转基因拟南芥进行GUS组织化学染色分析。结果表明,NtMTPC4基因的表达具有组织特异性,其在花中的表达量最高。NtMTPC4-P全长2 287 bp,含有CAAT-box、TATA-box、GTGANTG10和POLLEN1LELAT52等顺式作用元件和调控元件。GUS组织化学染色结果表明,全长启动子NtMTPC4-P和不同缺失体都能特异性地驱动GUS基因在转基因拟南芥花粉中的表达。本研究结果为通过基因工程技术在花粉中特异表达目的基因提供了新的调控元件。     

加强Psy基因表达和通过RNAi抑制Lcy基因表达的载体构建

通过基因工程手段加强八氢番茄红素合成酶（Psy）基因的表达和通过RNAi抑制番茄红素β-环化酶（Lcy）基因（该基因是调控番茄红素转化为其他类胡萝卜素的主要的基因）的表达是培育高番茄红素品种的重要手段之一。根据GenBank中拟南芥的Psy基因序列（NM-121729），通过聚合酶链式反应（PCR）从拟南芥的cDNA中扩增出了长1296的Psy基因。根据GenBank中番茄的Lcy基因序列（X86452）和Pds启动子序列（U46919）分别设计特异引物从番茄中扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理，将Lcy基因的长302bp的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段插入到抗Kan的pVCT2020的表达载体中，并通过具有果实特异性特点的启动子——八氢番茄红素去饱和酶基因（Pds）启动子控制该干扰片段的表达，同时将Psy基因在Pds启动子调控下插入到同一载体中，从而构建成了能同时加强Psy基因的表达和抑制Lcy基因表达的植物表达载体。     

油菜毛状体发育相关基因GLABRA2启动子的克隆与功能验证

GLABRA2(GL2)基因在拟南芥毛状体发育中具有重要作用.实验利用基因组步移巢式PCR的方法,通过两次步移克隆得到一个油菜(Brassica napus)GL2基因启动子序列,序列分析发现它与拟南芥GL2启动子同源性较差,但有一些共同的顺式作用元件如MYB结合位点、G box等,也有油菜GL2基因所特有的应答元件如E-box.将其中具有启动子的基本特征的序列GP1与GUS报告基因融合构建重组载体pBI121-GP1,转化拟南芥(Arabidopsis).用卡那霉素筛选得到10株阳性苗.在T2代转基因株系中有6个株系的绿苗与黄花苗的比例都接近3:1,推定T-DNA是以单拷贝的形式插入拟南芥基因组DNA.GUS组织化学染色表明,GP1调控下报告基因主要在子叶、真叶的表皮毛以及根部的幼嫩组织中表达,与拟南芥GL2基因启动子表达模式基本一致,但也有明显不同:油菜GL2启动子GP1只在表皮毛发育早期强烈表达,而拟南芥GL2启动子调控表皮毛发育的整个过程.     

不结球白菜BrABF1基因的克隆与功能分析

为研究BrABF1基因在不结球白菜中的表达模式并探索其在开花调控中的作用,本研究以不结球白菜苏州青品种为试验材料,通过同源克隆获得BrABF1基因序列,对其氨基酸序列进行比对和进化分析,利用亚细胞定位技术研究BrABF1的空间表达,采用β-D-葡糖醛酸酶(GUS)染色方法研究BrABF1在植物中的表达模式,利用PlantCARE在线软件预测BrABF1基因的启动子的顺式作用元件。构建植物表达载体pEarlyGate101-BrABF1-YFP转化拟南芥,统计野生型和转基因拟南芥植株的开花时间。结果表明,BrABF1基因含有1 104 bp开放阅读框(ORF),编码367个氨基酸。BrABF1与甘蓝型油菜和野甘蓝(原变种)同源性最高,进化关系最近。BrABF1定位在细胞核上。BrABF1启动子驱动的GUS蛋白主要在拟南芥的叶脉中特异性表达。BrABF1启动子序列包含大量的顺式作用元件,如光响应元件、植物激素响应元件、低温响应元件和逆境胁迫响应元件等。转基因拟南芥植株开花时间晚于野生型,表明BrABF1基因能抑制植物的开花。本研究结果为提高不结球白菜商品价值提供了理论基础。     

花生ARAhPR10基因启动子序列的克隆及分析

PR10（pathogenesis-related class10protein）类蛋白与植物的抵御外来病害及系统获得性抗性（SAR）有着紧密联系,本文采用基于PCR的基因组DNA步移法,从抗黄曲霉花生品种粤油20中克隆ARAhPR10（Aspergillus flavus-resistant AhPR10）基因起始密码子ATG上游256bp类似启动子序列,并对其进行植物顺式作用元件数据库PLACE预测分析。结果表明,该类似启动子序列含有4处TATA box和2处CAAT box保守的启动子结构元件,还有6处W-box、1处BIHD1和3处GT-1motif抗逆应答元件,其中W-box常见于PR蛋白的启动子区内参与病程应答。我们初步认为本研究克隆的序列可能是ARAhPR10基因的启动子。     

牡丹PsMADS5基因的克隆、表达及载体构建

以牡丹品种赵粉（Paeonia suffruticosa L.cv.Zhao Fen）为试材,采用RT-PCR和RACE法从花瓣中获得了1个牡丹SEPALLATA基因cDNA,命名为PsMADS5,GenBank登录号为HQ449569。其cDNA全长1222bp,包含190bp的5＇非编码区、302bp的3＇非编码区...     

油菜花发育同源异型基因BAP2的克隆及序列分析

拟南芥(Arapidopsis)同源异型基因AP2对花分生组织和花器官的发育具有重要的表达调控作用。根据AP2基因信息利用同源序列法分离了油菜(Brassicarapa)的AP2基因(BAP2,GenBank登陆号:AF941097),并且比较了正常油菜与无花瓣油菜BAP2基因序列的差异。研究结果表明,BAP2基因的DNA序列长度为2138bp,包含9个内含子,外显子区与AP2基因的同源性达90%以上;推导的氨基酸序列为433aa,具有完整的核定位信号区和高度保守的AP2结构域,推测与AP2基因具有相似的功能。正常油菜和无花瓣油菜的BAP2基因序列仅有2处碱基存在差异,这2处碱基均位于内含子区,推导的氨基酸序列则完全一致,因此初步认为白菜型油菜花瓣缺失突变与BAP2基因无关。     

辐射百合鳞片扦插诱生的不定芽植株变异研究

百合辐射后鳞片扦插获得不定芽植株 ,在其生长发育过程中发现 :不定芽植株的花瓣、雄蕊、雌蕊及叶等器官都有变异。其中雄性器官变异率最高、类型最多 ,包括无花粉、花粉败育、雄蕊萎缩、雄蕊部分败育等类型。不同基因型的百合产生雄性不育变异类型有差异。从不定芽植株的突变率考虑 ,pollyana辐射诱发变异的适合剂量是 1～ 2Gy,王百合 (LiliumregaleWilson)及Romano的合适剂量是 1～ 3Gy。     

PTLF-PTAG-IR对转基因烟草开花的抑制效应

PTLF（LEAFY同源基因）和PTAG（AGAMOUS同源基因）是杨树中控制花发育的重要基因,为了解RNA干涉同时抑制PTLF和PTAG对花发育的影响,本研究采用根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导法将35S：：PTLF-PTAG-IR导入烟草（Nicotiana tabacum）。经PCR检测获得了15株阳性转化株系,进一步的Southern分析证实PTLF-PTAG-IR基因已整合到烟草基因组中。荧光定量分析结果显示,转基因烟草内源NFL（LEAFY同源基因）和NAG1（AGAMOUS同源基因）的表达量均低于野生型。对开花时间调查的结果表明：与野生型烟草相比,53.3%的转基因株系开花受到完全的抑制,26.7%的转基因株系开花时间平均推迟34.3d,仅20%的转基因株系与野生型在同一时期开花。另外,对转基因烟草花器官的观察发现花瓣形态,雄蕊着生方式、数目等方面发生变异,这些研究结果表明过量表达35S：：PTLF-PTAG-IR对烟草花发育起到抑制作用,本研究将为利用转基因手段获得不育材料提供参考。     

水稻HTD1基因启动子在转基因拟南芥中的表达特征

通过分析β-葡萄糖醛酸苷酶(β-glucuronidase, GUS）基因产物,对水稻HIGH-TILLERING DWARF1(HTD1)基因启动子在转基因拟南芥中的表达特性进行初步研究。用已构建的含HTD1基因启动子和GUS报告基因的植物表达载体,通过农杆菌介导转化拟南芥,对转基因拟南芥进行GUS组织化学染色,观察该启动子的表达特性。结果表明,在HTD1基因启动子的驱动下,GUS报告基因主要在转基因拟南芥幼苗期的叶片、叶柄、下胚轴以及主根基部的维管组织中表达。     

农杆菌介导的蓝色基因转化中国水仙

从矮牵牛(Petunia hybrida)花瓣中分离得到编码蓝色基因F3'5'H(类黄酮3',5'羟基化酶)的Hf2基因(1527 bp),从牵牛(Ipomoea nil)花瓣中分离得到dfr基因(二氢黄酮醇4-还原酶,1212 bp),将正向Hf2片段和反向dfr片段连接到pBRLys双元载体质粒上,得到具有Ubi(ubiquitin)组成型启动子的植物表达载体pU-bi-Hf2-dfr.利用冻融法将双价重组质粒pUbi-Hf2一afr导入农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)菌株EHA105中,菌落PCR鉴定农杆菌转化子.以中国水仙(Narcissus tazetta var.chinensis)愈伤组织为材料,进行遗传转化.CTAB法提取130株中国水仙遗传转化再生苗的基因组DNA,进行PCR和PCR-Southem blot检测,获得3株阳性转基因植株.     

粤油7号花生AhNCED1基因启动子克隆及其活性分析

AhNCED1是干旱胁迫下花生中调控脱落酸（abscisic acid,ABA）生物合成的关键基因。本文采用基于PCR的基因组DNA步移法,从抗旱性强的粤油7号花生中克隆AhNCED1基因起始密码子ATG上游2392bp启动子序列,构建该启动子驱动报告基因GUS的植物双元表达载体pAhNCED1p∷GUS,转化野生型拟...     

小麦乙烯转录因子TaERF2响应湿害胁迫的表达分析

乙烯响应因子在植物非生物胁迫应答中起重要作用。为了解TaERF2在小麦湿害胁迫下作用的分子机理,本研究对TaERF2基因及其编码蛋白序列特征进行分析,并检测TaERF2在不同耐湿品种中的表达特征及原核表达。结果表明,TaERF2基因含有2个外显子和1个内含子,编码355个氨基酸序列,具有典型的AP2/ERF保守结构域和YRG、RAYD基序。AP2/ERF家族转录因子进化和同源比对分析表明,TaERF2属于AP2/ERF家族B2组,与拟南芥AtRAP2.12、AtHRE1和水稻OsSNORKEL1、OsSNORKEL2有较高的同源性,且启动子区域含有缺氧厌氧顺式元件,推测TaERF2可能为湿害胁迫响应基因。湿害胁迫后,TaERF2在小麦根系中特异表达,在耐湿小麦品种宁麦9号根系中的表达显著上调,2~4 h表达量达到最高,然后显著降低,而在不耐湿小麦品种郑麦1354根系中的表达无显著上调。原核表达结果显示,TaERF2可以快速响应ZPTG刺激诱导,与上述宁麦9号根系中的表达模式相似,表明TaERF2在小麦耐湿中具有重要调节作用。本研究为解析小麦耐湿分子调控机制提供了理论参考。     

云锦杜鹃RhLIS基因的克隆与表达分析

芳樟醇合酶(LIS)是植物香气化合物中芳樟醇合成途径的关键酶。为探究杜鹃花(Rhododendron spp.) LIS基因的功能及表达特性,解析芳樟醇的合成机理,本试验以云锦杜鹃(Rh. fortunei)为试材,利用反转录PCR(RT-PCR)技术和cDNA末端快速扩增(RACE)技术克隆LIS基因全长cDNA序列,并应用顶空固相微萃取(SPME)与气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术,分析云锦杜鹃不同花期的花瓣及其他组织中LIS基因的表达水平和芳樟醇含量的变化关系。结果表明,从云锦杜鹃花苞cDNA中克隆得到RhLIS基因,含有完整的cDNA开放阅读框(ORF)序列长1 887 bp,编码628个氨基酸,与其他物种的LIS蛋白质氨基酸序列具有40%~50%的同源性;实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析结果表明,在不同花期的花瓣中,云锦杜鹃RhLIS表达水平先升高后降低,在盛开期的表达量最高,雄蕊中的表达量远高于雌蕊,幼叶高于老叶,花瓣高于花蕊和叶片。检测分析花香成分中芳樟醇的释放量,结果显示在云锦杜鹃不同花期的花瓣中,芳樟醇含量变化趋势与LIS基因的表达水平相一致,在半开期达到最大值,花蕊中芳樟醇含量均远低于花瓣;云锦杜鹃LIS基因的表达量与芳樟醇含量呈高度正相关。本研究结果为杜鹃花芳香品种的培育和改良提供了理论依据。