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。     

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。     

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.     

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。     

马铃薯光诱导型茎叶特异表达启动子ST-LS1的克隆与功能分析

叶片是植物光合作用器官,在能量固定和利用中具有重要作用,研究光诱导型茎叶特异表达启动子的作用元件及其功能对于其调控基因的表达研究具有重要的理论意义和应用价值。本研究用PCR技术从马铃薯(Solanum tuberosum L.)基因组中分离了光诱导型茎叶特异表达启动子ST-LS1的1556bp序列,序列分析表明,该片段与已报道的ST-LS1启动子(Gen Bank accession No.X04753.1)有99.68%的同源性,包括参与芽的特定表达和光反应顺式作用元件as-2-box、光效应顺式作用元件G-box等。将该片段与GUS基因融合,构建了植物表达载体pBⅠ121-ST-LS1,应用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法转化烟草(Nicotiana tabacum)获得了转基因植株。用qRT-PCR和GUS活性组织染色检测转基因烟草植株,结果表明,在ST-LS1启动子驱动的GUS转基因烟草植株的叶和茎中能够检测到GUS基因的表达,根中则检测不到;对黑暗、恒温光照培养、自然光条件处理20d后的转基因植株分析表明,在黑暗处理的转基因植株中GUS基因无表达,而在自然光条件处理转基因植株的叶和茎中GUS基因的表达高于恒温光照培养的转基因植株。结果可为应用基因工程改良农作物品种提供理论和应用依据。     

pOsHistone3启动子在烟草中的表达特性分析

启动子在基因表达调控中发挥重要作用,分析启动子表达特性对于基因功能研究和启动子的开发利用有重要意义。本研究克隆了水稻组蛋白基因OsHistone3的启动子pOsHistone3,在PlantCARE中分析显示包含脱落酸、茉莉酸甲酯等生长调节剂信号应答元件和胚乳、茎尖、分生组织等部位特异表达元件。进一步构建启动子分析载体并对烟草作遗传转化,GUS染色分析显示,pOsHistone3在转基因烟草幼嫩组织如茎尖、嫩叶中GUS活性较高,而在成熟组织中仅在维管组织周围检测到GUS活性,说明pOsHistone3具有组织表达特异性。这些结果初步表明OsHistone3基因作为表观遗传调控的一个重要基因,可能在转录水平参与了植物生长调节剂信号和植株发育调控的过程。     

Expression Pattern of Ａ Recombinant Phloem-specific Promoter from Pumpkin in Transgenic Potato Plants

以本实验室构建的重组南瓜(Cucurbita moschata)韧皮部特异启动子dENP构建了植物表达载体pBdENP。利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA44O4介导转化马铃薯(Solanum tuberosum)品种Favorita，经过抗生素筛选，共获得转pBdENP和对照pBI121的抗卡那霉素马铃薯再生植株106株。通过PCR初步筛查，筛选出65株为转基因阳性植株。通过Southern blot对部分植株进一步分析,确证外源gus基因已经插入到转基因马铃薯植株的基因组中，插入拷贝数在1个或2个以上。对这些转基因马铃薯植株进行GUS染色结果表明, dENP和CaMV35S启动子一样均能驱动gus基因的表达，前者仅在马铃薯的韧皮部内特异表达，而CaMV35S启动子驱动的gus基因为组成型性表达。GUS酶活力测定结果进一步表明dENP和CaMV35S启动子驱动gus基因表达水平没有明显区别。以上结果证明dENP启动子驱动的外源基因在马铃薯中也具有韧皮部特异而高效表达的特征，从而可用于马铃薯抗病、抗蚜虫转基因研究。     

三个韧皮部特异性启动子在转基因烟草中表达的比较研究

用共整合的luc基因校正嵌合gus基因表达活性的方法对3个韧皮部组织特异性启动子在转基因烟草中的表达进行了比较，用杨树树皮储藏蛋白基因启动子（BP）、竹节花黄斑驳病毒启动子（CP）、笋瓜韧皮部蛋白2基因启动子（SP）以及CaMV35S启动子（35SP）构建了含有启动子-gus以及35SP-luc两类嵌合报告基因的植物表达载体，并通过农杆菌介导法转化了烟草植株，GUS活性的组织化学定位结果表明，3个启动子皆驱动gus报告基因在转基因烟草的叶、叶柄和茎的韧皮部组织中特异地表达，BP和SP在烟草根部是组成型的，通过比较转基因植株的校正GUS活性，确定了3个启动子的相对活性为BP和CP的活性相近，而SP约为CP的84%，结果表明BP和SP是韧皮部组织特异性的强启动子。     

内含子数量改变GUS基因的瞬时表达调控

内含子是基因的重要组成部分,它与功能基因表达之间的关系越来越被重视。本研究以pCAM-BIA3301为载体,利用玉米泛素启动子Ubi1和水稻肌动蛋白启动子Actin1构建两个GUS基因表达载体p33U1和p33A1,同时设置3个对照载体。通过基因枪轰击法将上述载体转入水稻胚性愈伤组织,探讨内含子对外源目的基因表达的调控作用。组织化学检测结果表明：CaMV35S启动子调控下的iGUS（带内含子）基因能够顺利表达;同样,Actin1启动子（带内含子）调控下的不带内含子的GUS基因也可以正常表达,而当Actin1启动子（带内含子）驱动iGUS基因时,则导致GUS染色反应不能发生。Ubi1启动子（带内含子）调控GUS基因的瞬时表达也得出类似结果,证明表达框中内含子的数量为1个或两个时,对GUS基因的表达起到了不同的调控作用。本研究结果对植物表达载体构建及功能基因表达都具有指导意义。     

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。     

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...     

大肠杆菌乙酰辅酶A羧化酶accD亚基表达载体的构建及遗传转化研究

为探索大肠杆菌异质型乙酰辅酶A羧化酶（ACCase）的β-CT亚基accD基因对油料作物含油量的影响,将目的基因E.coli accD（eaccD）与拟南芥Rubisco小亚基（rbcS）转运肽基因融合,构建以油菜Napin启动子驱动的种子特异表达载体。本试验应用农杆菌介导法,将该表达载体转入油菜,通过PCR检测获得了...     

小金海棠Fe（II）转运蛋白基因在拟南芥突变体中的功能互补研究

MxIrt1基因是从小金海棠（Malus xiaojinensis Cheng et Jiang）中克隆得到的Fe（II）转运蛋白基因，具有“ZIP基因家族”的保守功能域，推测该基因与苹果中铁的转运吸收有关。本研究构建MxIrt1基因的植物表达载体pCWIrt，通过农杆菌介导转化拟南芥IRT1突变体irt1-1。GUS染色以及Southern杂交检测结果显示，MxIrt1基因已经整合到拟南芥基因组中。在缺铁胁迫条件下，转基因植株提高了突变体irt1-1的耐缺铁能力，表明MxIrt1基因参与了铁的吸收。     

向日葵种子特异性启动子Ha ds10G1的克隆及其功能验证

利用PCR技术从向日葵基因组DNA中克隆了Lea蛋白基因家族中Ha ds10 G1基因上游1414bp的调控序列，序列分析表明-1—1414bp与报道序列同源性为100%，将其与GUS基因融合构建植物表达载体后，通过农杆菌介导法转化烟草NC89，PCR扩增初步证明目的片段已整合到烟草基因组中，转基因植株的GUS活性检测表明，在茎、叶中无GUS活性，GUS活性只存在于种子中，因此，Ha ds10 G1启动子具有种子特异性的功能。     

水稻OsWRKY19基因启动子的分析

利用PCR技术从水稻(Oryza sativa)秀水11品种中克隆了转录因子WRKY19编码区5'上游大小为1 404 bp的调控序列，命名为OsW19p, 将它和长度为105、378、977、1 106、1 205和1 306 bp的5'端缺失体分别与gus基因融合，构建植物表达载体。用根癌农杆菌介导法将所有载体转化水稻，GUS组织化学分析和荧光测定结果表明：(1)培养基中的2,4-D强烈抑制 gus基因在愈伤组织阶段的表达；(2) gus基因在转基因植株的根、茎、叶和花中均有表达，在花粉和成熟种子中无表达，在种子萌发时胚有表达，在苗期种子根和不定根及它们的侧根均有表达但根尖无表达，成熟期根部只有侧根有表达；(3)除p105以外OsW19p (p1404)和其它5个不同长度的缺失体均可驱动gus基因在转基因苗叶片中的表达，p1205活性最高，p977和p1306的活性减弱,由此推测-1404～-1306 bp和-1205～-977 bp间包含正调控元件，-1306～-1205 bp和-977～-378 bp间包含负调控元件。     

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。     

Calcium Nutrition of Peanut Grown in Solution Culture. II. Pod-zone and Tissue Calcium Requirements for Fruiting of a Virginia and a Spanish Peanut

Virginia peanut types need more calcium (Ca) in the soil than Spanish types for high pod yield, but their actual soil solution and fruit tissue Ca requirements have not been well defined. A split root and pod solution culture technique was used to examine the effects of Ca concentration on fruiting of one Virginia cv. ‘Virginia Bunch 1’ and one Spanish peanut cv. ‘TMV-2’. Plants were grown in complete nutrient solution (root zone) containing 100 μM Ca, and six treatments imposed in which the pod zone solution Ca was controlled at 0 to 2500 μM. ‘TMV-2’ produced some mature seeds with no Ca added to the pod zone solution and 81% of maximum seed dry matter at 5 μM Ca, a concentration at which its pod dry matter production was close to maximum. In contrast, ‘Virginia Bunch 1’ produced no pods with no Ca added to the pod zone and only 28% of maximum pod dry matter at 5 μM Ca. ‘TMV-2’ required 6 and 21 μM Ca in the pod zone solution for 95% of maximum pod and seed production, respectively. The corresponding solution concentrations for ‘Virginia Bunch 1’ were 35 and 50 μM Ca. The seed dry matter production of ‘Virginia Bunch 1’ decreased with ≥112 μM Ca in the pod zone solution due to a decrease in individual seed mass, but there was no depression in the case of ‘TMV-2’ up to the highest pod zone solution concentration of 2500 μM Ca studied. The Ca concentration in pod walls and seeds of both cultivars increased with increase in Ca up to 500 μM in the pod zone, the effect being greater in ‘TMV-2’. However, the seed production of both cultivars was maximized at approximately the same seed Ca concentration of 0.04%. The results of this study have shown that the Spanish peanut cv. ‘TMV-2’ and the Virginia peanut cv. ‘Virginia Bunch 1’ have a similar tissue Ca requirement for seed growth despite the higher pod zone Ca requirement of ‘Virginia Bunch 1’.     

一种发根农杆菌介导的花生遗传转化新方法

花生是中国重要的油料作物、经济作物和豆科作物。作为世界第一花生生产国和出口国,利用遗传转化方法,加快花生生物性状和遗传育种的研究势在必行。花生根系和根瘤系统的研究对于提高花生抗性进而提高花生的产量和品质以及生物固氮能力具有重要的意义。然而,目前花生遗传转化体系还不成熟,给花生研究造成了严重的障碍。本文建立了利用发根农杆菌介导花生下胚轴形成转基因毛根和根瘤的新方法,并分别用GFP和GUS两种检测方法对该转化体系进行了检测,表明该方法是一个操作简易、高效的遗传转化方法,为利用基因工程技术对花生进行研究和遗传改良提供了一套新方法。     

水稻OsHsfA7基因RNA干扰载体的构建及遗传转化研究

为研究水稻热激转录因子基因OsHsfA7的功能及其在水稻耐热育种方面的应用价值,本文通过构建水稻OsHsfA7基因RNA干扰载体获得功能抑制变异材料,从反向遗传学进行基因的功能分析。扩增OsHsfA7c DNA3'编码区470bp片段,分别以反向和正向插入到中间载体pBSK连接的GUS片段两侧,然后将得到的RNA干扰片段克隆到改造的植物表达载体p1301M,构建以CaMV35S启动子驱动表达的水稻OsHsfA7基因RNA干扰表达载体。将该载体转入根癌农杆菌EHA105后,采用农杆菌介导法进行了水稻日本晴品种的遗传转化,获得了23株具有潮霉素抗性的转基因植株,其中12株经GUS染色呈蓝色并且DNA检测10株已插入目的片段,RNA检测其中6株OsHsfA7基因的表达水平下降甚至未检出。结果说明本研究构建的OsHsfA7基因RNA干扰载体对该基因表达沉默是有效的。