大豆GmFTL3和GmFTL5启动子的组织特异性表达分析

大豆（Glycine max (L.) Merr.）GmFTL3和GmFTL5基因具有很高的序列相似性,均参与大豆开花调节,但表达模式并不相同,本研究以启动子为突破口,分析这两个基因之间的表达差异。从大豆品种天隆1号中克隆GmFTL3和GmFTL5的启动子,构建载体pGmFTL3pro::GUS和pGmFTL5pro::GUS,转化拟南芥进行GUS染色分析。结果显示：无论长日条件还是短日条件,苗期和花器官中GmFTL3启动子均不驱动GUS基因在拟南芥中表达,而GmFTL5启动子则驱动GUS基因在拟南芥中表达,且在苗期的不同阶段呈现组织表达特异性。在花器官中,GmFTL5启动子驱动GUS基因主要在花萼、花瓣、花药和花粉粒中表达。实时定量结果显示,在大豆中,GmFTL3和GmFTL5基因均有表达。综上所述,大豆GmFTL3启动子在大豆中有活性但在拟南芥中无活性;GmFTL5启动子在大豆和拟南芥中均有活性,但表达可能存在差异; GmFTL5启动子在花器官中表达可能暗示GmFTL5基因与花器官发育有关。     

铁皮石斛DoAGL6基因及启动子克隆与分析

AGL6基因是MADS-box转录因子家族中的一员,是植物特有的转录调控因子,参与花器官形成,对唇瓣的形成起到关键作用。获得铁皮石斛DoAGL6基因及其启动子,并进行生物信息学分析,对DoAGL6基因启动子进行瞬时表达活性验证,可为进一步研究DoAGL6基因的功能提供参考。本研究克隆DoAGL6基因及其上游的启动子序列,利用在线软件对克隆得到的目的基因序列、启动子序列进行预测,分别构建由全长启动子和5'端缺失启动子驱动GUS的重组表达载体并瞬时转化拟南芥及铁皮石斛原球茎,探究其表达活性。结果表明,成功克隆了DoAGL6基因及其启动子,DoAGL6基因编码区长729 bp,编码243个氨基酸,编码蛋白分子式为C₁₂₁₃H₁₉₅₅N₃₅₉O₃₇₅S₁₂,预测亚细胞定位于细胞核中;保守结构域分析表明,DoAGL6具有保守的MADS-box和K-box两个结构域,属于MADS基因家族MIKC亚家族。启动子序列长度为1891 bp,顺式作用元件分析结果显示,DoAGL6基因启动子中除了核心启动元件TATA-box、CAAT-box外,还有许多其他顺式作用元件,如脱落酸响应元件（ABRE）、光反应顺式调节元件（G-Box）、茉莉酸甲酯响应元件（TGACG-motif）、MADS-box蛋白结合位点（GArG-Box）等。成功构建融合表达载体pCAMBIA1300-A1-promoter::GUS、pCAMBIA1300-A2-promoter::GUS、pCAMBIA1300-A3-promoter::GUS,拟南芥和铁皮石斛原球茎瞬时转化及GUS组织化学染色结果表明,随着启动子5'端缺失片段的增长,GUS活性逐渐降低,启动子活性逐渐减弱,即全长启动子A1（-1891~1）的活性最强,5'端缺失片段A2（-1488~1）次之,A3（-784~1）活性最弱。瞬时转化后的拟南芥和铁皮石斛原球茎GUS染色均呈现蓝色,但与对照相比均较浅,说明全长启动子和2个5'端缺失启动子都具有驱动GUS的活性,但启动活性都比CaMV35S启动子的启动活性弱。     

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。     

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GmbZIP33基因启动子的克隆及瞬时表达分析

启动子作为基因调控的重要元件,决定着下游基因表达的时空和强度特性。为研究大豆GmbZIP33基因启动子功能,在前期克隆获得GmbZIP33基因(Glyma.03G219300.1)序列的基础上,通过N-PCR(nested PCR)技术克隆了GmbZIP33 CDS上游启动子区序列(2 316 bp)。利用PlantCARE在线分析软件进行顺式作用元件的预测,发现该序列上除含有TATA-box和CAAT-box等核心调控元件外,同时包括与抗逆、光响应、激素响应、蔗糖应答元件和多个与组织特异性表达相关的元件。为研究GmbZIP33启动子的表达调控特性,构建了该启动子调控报告基因GUS表达的载体,并利用农杆菌介导的花序浸染法将其转入拟南芥中,发现该启动子驱动下的GUS基因在不同组织(莲座叶、花、荚果和根)的维管束中均特异性表达;对转基因拟南芥进行实时荧光定量PCR检测发现,GUS基因在花中表达量最高,荚果中次之,表明GmbZIP33基因可能受到多种因素和蔗糖的调节并参与花荚发育的调控。     

大豆GmWRI1a基因启动子克隆及其功能分析

为了探究大豆种子油脂合成与储存基因GmWRI1a的调节,分析其启动子功能,从大豆品种东农50基因组中扩增获得GmWRI1a基因转录起始位点上游1669bp的启动子序列,转化拟南芥。GUS染色确定了启动子的有效性,继而根据顺式作用元件的分布,分别扩增得到4个启动子5'端缺失片段1138bp,1087bp,690bp和437bp。4个启动子缺失片段分别转化拟南芥后,通过GUS组织染色结果发现,这些启动子片段能够驱动下游GUS基因表达。GUS酶活表明,启动子存在乙烯、茉莉酸、赤霉素3种激素响应元件,其中乙烯、茉莉酸和赤霉素的响应元件分别分布在-1138^-1087bp、-1087^-690bp和-690^-437bp。     

玉米ZmCOL3pro217启动子的克隆及功能分析

ZmCOL3是玉米开花期光周期调控网络中一个重要的功能基因,研究发现自然群体中该基因的启动子存在遗传变异,推测这些变异可能参与玉米开花调控。研究从热带血缘玉米材料CIMBL119中克隆了ZmCOL3启动子,命名为ZmCOL3pro217。序列比对发现,该启动子序列与温带血缘玉米B73序列存在1个217 bp大片段置换。生物信息学分析表明,ZmCOL3pro217含有分生组织特异性、光响应、胁迫响应等多个顺势作用元件,预测ZmCOL3pro217可能具有组织特异性,并通过响应光和胁迫反应参与玉米开花调控。进一步构建ZmCOL3pro217驱动gus报告基因表达载体,转化玉米,实时荧光定量PCR、酶联免疫吸附剂测定、GUS组织化学染色等研究结果发现,转基因植株中ZmCOL3pro217驱动gus基因在根和叶器官中高表达,而在茎、花丝和子粒中几乎不表达,证实ZmCOL3pro217是1个新的组织特异性表达启动子。     

拟南芥热激启动子（HSP18.2）在水稻中的启动效率探讨

从拟南芥中克隆热激蛋白基因HSP18.2的启动子区域,构建了由HSP18.2启动子引导的GUS融合基因,并经农杆菌介导导入籼稻愈伤组织中。对热激和常温条件下转基因籼稻愈伤组织中GUS活性的比较测定表明,HSP18.2启动子在热激条件下可驱动GUS报告基因在转基因愈伤组织中高效表达,而常温条件下GUS活性在检测水平以下,证明HSP18.2启动子在籼稻中对基因的调控十分灵敏。     

花生脂肪酸延长酶基因ＡｈＦＡＥ１及其启动子的克隆与功能分析

为探讨花生脂肪酸中低芥酸含量的原因,从花生中克隆了脂肪酸延长酶FAE1及其启动子序列,并进行了功能分析。结果表明,AhFAE1全长cDNA为2 202bp,含有441bp的5?非翻译区及201bp的3?非翻译区,编码蛋白含519aa,分子量58.17Da,理论等电点9.15,AhFAE1与麻疯树（Jatropha curcas ALB76796.1）、黄麻（Corchorus capsularis OMO87584.1）、拟南芥AtKCS4亲缘关系较近。亚细胞定位结果显示AhFAE1定位于内质网。qRT-PCR结果显示,AhFAE1在各个组织中均有表达,在种子中随着种子的发育成“钟”型变化,花后60d表达量最高。构建了植物表达载体,通过农杆菌介导法转化拟南芥研究启动子功能,利用GUS组织化学染色研究其表达特征,在任何组织中未发现GUS活性。推测AhFAE1可能参与了花生长链脂肪酸的合成,但是该基因启动子转录活性弱可能是造成花生中低芥酸含量的主要原因。      

水稻叶片特异性不表达启动子pOsMTG3的克隆与表达分析

利用水稻基因芯片筛选到1个在水稻孕穗期和抽穗期穗中的相对表达量明显高于苗期、孕穗期和抽穗期叶片中相对表达量的基因Os MTG3,该基因在孕穗期穗中受低温、干旱诱导上调表达,而在抽穗期穗中受低温诱导下调表达。把该基因ATG密码子上游1.8kb左右的DNA片段预测为启动子区,并将其命名为p Os MTG3。用PCR技术克隆该启动子,并以GUS基因作为报告基因,在水稻中分析了该启动子在不同时期不同组织中的表达特性。GUS组织化学染色分析表明:p Os MTG3启动子能启动GUS基因在水稻根、芽、茎、穗中表达,而不能启动GUS基因在叶片中表达,是一个全新的叶片特异性不表达的启动子。     

白菜花器官脱落过程的BcAZPG1表达研究

本文以白菜花器官脱落相关基因Bra027210为重点进行基因的表达研究、以及花器官脱落离区的细胞学特征分析,对白菜花器官脱落过程的细胞进行特征鉴定,构建BcAZPG1基因的启动子载体,转化农杆菌侵染拟南芥花序,经过验证阳性株系后,用GUS染色的方式来验证发现,该基因在拟南芥中的花瓣脱落部位GUS信号明显,从而表明该基因在白菜花器官脱落过程中发挥着重要作用。     

大豆TOE基因的进化分析及开花调控功能解析

为了进一步解析大豆中重要植物开花和花器官发育调控转录因子AP2的编码基因TOE的进化规律及其对开花功能的调控作用,为大豆TOE基因的功能解析和大豆纬度适应性研究提供基础,本研究利用生物信息学手段对大豆TOE基因进行聚类分析、序列特征分析、染色体区段共线性分析和组织特异性表达分析,预测关键开花基因启动子区段AP2结合位点,并验证不同单倍型大豆开花时间.结果 显示:从PlantTFDB数据库检索到12个大豆TOE基因,GmTOE6b(Glyma.02G087400)为新发现的大豆TOE基因.GmTOE6a和GmTOE6b均只有1个AP2结构域,其余大豆TOE基因均有两个AP2结构域.6个大豆TOE基因与拟南芥TOE1基因聚为一类;2个与拟南芥TOE2基因聚为一类;4个与拟南芥TOE3、AP2聚为一类.12个大豆TOE基因都有且仅有1个miR172靶位点,且该靶位点序列与拟南芥TOE的miR172靶位点序列高度一致.染色体区段共线性分析显示,大豆12个TOE基因按起源方式可以分为3类,6个随大豆基因组复制而产生;4个起源于大豆物种形成之前且与拟南芥TOE基因有共同祖先;2个起源于大豆物种形成之前且与拟南芥TOE基因无共同祖先.大豆开花关键基因GmFT2a和GmFT5a启动子序列中均含有多个AP2结合位点,GmTOE4b和GmTOE5b两个基因均可影响大豆的开花时间.研究结果说明大豆中12个TOE基因极有可能均是miR172的靶基因,虽然其编码蛋白的氨基酸组成非常相似,但它们的进化规律和组织特异性表达规律存在不同,它们在进化过程中可能存在功能分化.GmTOE4b和GmTOE5b可能通过结合GmFT2a和GmFT5a启动子上的顺式元件来调控其基因转录,从而调控开花.     

水稻OsWRKY89基因启动子的表达特性

利用PCR技术从粳稻品种秀水11中扩增了转录因子WRKY89编码区5′上游大小为1470 bp的调控序列,命名为OsW89p,将它与GUS基因融合,构建植物表达载体。用农杆菌介导法将载体转化水稻,GUS组织化学分析结果表明,OsW89p驱动的GUS基因在转基因植株各个时期的叶、茎和叶鞘中均有表达;在花器的外稃和花药中有活性而在花粉和成熟种子中均无活性;种子萌发时在胚中有活性;2.5叶期时在种子根、不定根和侧根中均有活性但根尖中无活性,5叶期时根部只有侧根中有活性。分析了GUS在T1代苗期时的诱导表达特性,GUS荧光测定结果表明：1) GUS的表达被茉莉酸甲酯增强,诱导倍数是4.0,被2,4 D抑制,水杨酸对OsW89p的表达几乎没有影响;2) 用NaCl和PEG这2种非生物因子处理转基因苗根部,根中GUS的表达被抑制,但叶片中可被诱导增强;3) GUS的表达可被紫外线照射、高温(42℃)、低温(5℃)和伤处理这4种非生物逆境因子增强,其中以紫外线照射处理的诱导倍数最高。     

甘蓝型油菜半胱氨酸蛋白酶基因BnCP51及其启动子的克隆与表达

为通过转基因技术建立新型授粉控制体系,克隆与雄性不育相关的基因及启动子,根据甘蓝型油菜全基因组信息设计特异引物,获得半胱氨酸蛋白酶家族基因Bn CP51的完整开放阅读框和上游启动子序列。Bn CP51基因全长1 032bp,在Gen Bank登录号KC898325,启动子长1 951bp。生物信息学分析表明,Bn CP51具有木瓜蛋白酶基因家族典型的保守结构域ERFNIN和GCNGG功能域。实时荧光定量PCR结果表明Bn CP51在花蕾中高量表达。在线启动子序列元件预测分析发现Bn CP51启动子序列中有多个花药特异表达元件。构建重组载体p Bn CP51::GUS,转化拟南芥,GUS染色结果表明在Bn CP51启动子的驱动下,报告基因GUS仅在中期花蕾和花药中特异表达,在其他组织中不表达。     

油菜种子特异表达启动子NAPIN的功能鉴定

构建了在油菜中新克隆的种子特异表达启动子NAPIN驱动GUS的植物表达载体pB1121 NAPIN-BAR,并利用真空渗透法转入拟南芥基因组中.转基因拟南芥后代卡那霉素抗性发生分离,选取具有3:1分离比的后代自交,产生纯合的具有单拷贝插入的后代,并通过PCR确认有植物表达载体特有的BAR基因启动子35S序列的插入.转基因后代GUS染色结果表明,GUS染色主要出现在角果皮位置,幼苗期只有子叶能被染色.新克隆的NAPIN启动子控制基因只在和种子有关的部位和种子衍生的部位表达.     

拟南芥防御素基因PDF1.2启动子与GUS重组载体的构建与转化

PDF1.2基因在植物的防御系统中扮演着重要的角色,其编码产生的植物防御素参与了植物对真菌入侵、病毒感染、不良环境等逆境胁迫的防御反应。试验利用从拟南芥中通过PCR扩增和克隆的该基因启动子构建GUS报告基因的表达载体,通过根癌农杆菌浸渍转化法将表达报告基因转入拟南芥中,筛选获得了转化植株。获得以下主要结果:(1)成功克隆了拟南芥PDF1.2基因的启动子并将其与带GUS标记基因的载体进行了融合,得到了重组的融合载体;(2)成功的将带GUS标记基因的拟南芥PDF1.2基因启动子融合载体转入到拟南芥植株中并利用其自带抗性标记筛选到了抗性植株;(3)利用GUS染色技术检测了转基因植株中PDF1.2基因启动子的表达情况。     

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.     

大豆GmFTLs基因家族的功能研究

FLOWERING LLOOCCUS T(FT)基基因因是植物中高度保守的成花基因。大豆基因组中有6个FT的的同同源源基基因因在在拟拟南芥(Arabidopsis thaliana)中中均均表现出促进开花的活性。通过转基因策略(过表达和RNAi不不仅仅影影响响开开花花时时间间的的控控制制,而且具有创制大豆光周期广适性新品种的潜在应用价值。另外,GmFTL3可可能能还还参参与与影影响响首首花花的的发发生生位位置置。     

龙眼Mn-SOD基因的表达及其启动子功能分析

以龙眼胚性愈伤组织为材料,研究龙眼Mn-SOD基因在应答非生物因子和外源激素处理下的转录情况,并利用烟草瞬时转化法分析其启动子的表达活性。结果表明:龙眼胚性愈伤组织中Mn-SOD基因的表达受到红光和蓝光的抑制;而在白光处理下,Mn-SOD呈现先上升再下降的趋势,在绿光中,则是先下调再上升。在盐胁迫处理下,Mn-SOD基因的表达受到抑制,在蔗糖和不同天数处理中则不受影响。在一定浓度范围内,外源激素IAA、GA3、Me JA、SA和ETH均能诱导或抑制龙眼胚性愈伤组织中Mn-SOD基因的表达,提示其参与外源激素的应答。构建4个不同启动子缺失片段驱动报告基因GUS的植物表达载体并转化烟草。结果表明,龙眼Mn-SOD基因4个不同启动子缺失片段启动GUS基因的能力均低于Ca MV35S启动子,但均可启动GUS基因的表达。瞬时表达和定量表达结果显示,3’缺失的MSD-pro4(-669~-267 bp)启动GUS基因的能力最强,其次为5’缺失的MSD-pro1(-669~-1 bp),最弱的为MSD-pro2(-432~-1bp)和MSD-pro3(-267~-1 bp),提示Mn-SOD启动子-669~-432 bp区段内含有重要的正向顺式调控元件;而-432~-1 bp区段含有负调控元件。     

At2g04450启动子的克隆和启动活性分析

为明确拟南芥At2g04450启动子对靶标基因表达的启动作用,根据已报道的拟南芥基因组序列设计合成1对引物,以拟南芥基因组DNA为模板克隆At2g04450上游调控序列,并与pBAR-GUS中间表达载体相连构建植物表达载体p04450p-GUS,采用农杆菌GV3101介导的渗透法转化野生型拟南芥,以GUS为报告基因研究该调控序列的组织表达特异性以及病原菌PstDC3000对该启动子的诱导表达效果。结果表明:获得At2g04450上游调控序列,该序列不仅具有启动子活性,并且具有组织特异性,GUS基因主要在根特异表达;病原菌PstDC3000对该启动子的表达没有诱导作用。本结果将为研究At2g04450的功能奠定基础。