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。     

苦瓜McAPX2基因及其启动子的克隆与表达分析

基于苦瓜叶片均一化文库克隆得到McAPX2基因的cDNA全长序列(Gen Bank登录号:KJ722767.1),采用染色体步移法获得该基因的启动子序列,实时荧光定量PCR技术检测该基因在不同器官中的表达量及低温胁迫对McAPX2表达量的影响。结果表明:McAPX2基因全长1 086 bp,开放阅读框747 bp,编码249个氨基酸;McAPX2属于过氧化物酶家族ClassⅠ的成员,其脂肪族氨基酸指数为83.90,是一个亲水性蛋白,可推测定位于细胞质中;与甜瓜(NP_001284378.1)、黄瓜(ACO90193.1)、南瓜(AHF27424.1)、苦瓜(AGJ72851.1)同源性较高,分别为95%,94%,94%和93%;q RT-PCR结果显示,在苦瓜的根、茎、叶、雌花和幼果等组织器官中McAPX2的表达量存在显著差异,其中根的表达量最大,而在叶片中的表达量最低;在低温胁迫下,随着胁迫时间的延长,McAPX2表达量逐渐上调,处理12 h时达到最大,随后下降,说明该基因的表达与苦瓜耐低温胁迫相关。分离得到McAPX2基因上游调控序列1 267 bp,其启动子含有与GA、ABA、CTK、乙烯等激素和病原菌等生物胁迫以及热激、干旱、低温、光等非生物胁迫的相关元件。     

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。     

大豆GmAMS基因及其启动子的克隆和表达分析

bHLH(basic Helix-Loop-Helix)转录因子在植物雄配子发育中具有重要的调控作用。为探究bHLH转录因子在大豆花发育中的作用,以大豆细胞质雄性不育系NJCMS5A的花芽cDNA和叶片DNA为模板,通过RT-PCR克隆得到具有典型bHLH结构域的GmAMS基因及其启动子区域,并进行生物信息学分析和时空表达分析。生物信息学分析结果显示GmAMS基因的编码区序列全长为1 716 bp,编码571个氨基酸。亚细胞定位预测GmAMS位于细胞核中。荧光定量分析结果显示,相对于保持系NJCMS5B,在不育系NJCMS5A的花芽中GmAMS基因的表达水平显著下调。组织化学染色结果表明GmAMS启动子驱动的GUS蛋白主要集中在转基因拟南芥的幼小花药中表达。研究结果为进一步探究GmAMS在大豆花发育中的生物学功能和调控机制奠定了基础。     

GmAGL15基因启动子的克隆及序列分析

为探明大豆CanAGL15基因的表达调控规律,应用电子克隆技术从大豆基因组中克隆了CanAGL15 1000 bp的启动子序列,用PLACE在线启动子预测工具分析表明:该序列含有启动子的一般结构,如TATA-BOX、CAAT-BOX.另外还含有一些顺式作用元件,如调控GmAGL15的组织特异的和特定发育阶段的表达,对胁迫的应答,对光的响应,以及反馈调节,推测大豆GmAGL15基因表达有相应组织特异性,可能受蔗糖、生长素和乙烯等的调控.用FootPrinter和PLACE在线工具对大豆与拟南芥等其他4种植物的同源基因启动子的顺式元件进行比较,发现不同植物的启动子既有保守性,又有多样性,转录因子结合位点的分布相似,但也有区别,暗示了CanAGL15基因表达调控的精确性或多样性.     

茶树CsANS基因及其启动子的克隆与生物信息学分析

采用RACE技术,获得茶树武夷奇种C18叶片花青素合成途径中的花青素合成酶(ANS)基因的c DNA全长序列。采用染色体步移技术获得该基因的启动子序列。采用实时荧光定量PCR技术检测该基因在不同遮光处理下的表达动态。结果表明,Cs ANS全长c DNA为1 000 bp,其中ORF(Open Reading Frame)为957 bp,编码320个氨基酸,含有DIOX-N和20G-Fell-Oxy保守功能结构域;分离得到Cs ANS基因上游调控序列1 010bp,其含启动子核心元件TATA-box及ACE、GT1-motif、Sp1(光响应元件)、circadian(生物钟相关元件)等与花青素合成途径相关的重要顺式作用元件。荧光定量PCR分析表明,该基因在全光照处理(CK)时表达量较高,75%遮光时表达量较低。说明该基因的表达受光照强弱的控制。     

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。     

芥菜型油菜BjuA03.TTG2基因启动子克隆及表达载体构建

为进一步分析芥菜型油菜BjuA03.TTG2启动子在调控该基因表达中的作用，本研究以含有该基因的BAC单克隆质粒DNA为模板，通过普通PCR获得BjuA03.TTG2上游1 839 bp的DNA序列。利用PlantCARE在线分析软件分析BjuA03.TTG2启动子序列，含有许多与应答相关的顺式作用元件，如激素、光、低温等。根据BjuA03.TTG2启动子顺式作用元件的位置设计引物，采用5’端系列缺失分析法，利用PCR方法对BjuA03.TTG2基因上游启动子序列进行特异扩增，分别克隆了1 839、1 497、1 165、863、627、377和297 bp的启动子片段并构建到pCAMBIA1304植物表达载体中。鉴定结果说明7个BjuA03.TTG2启动子不同区段与GUS融合的植物表达载体构建成功。研究结果为进一步分析BjuA03.TTG2启动子的功能作用提供前期基础。     

荔枝FKBP16-2基因启动子的克隆与瞬时表达分析

前期研究中发现了一个果肉低表达而叶片中高表达的荔枝基因FKBP16-2。本文克隆了该基因1 578 bp的启动子片段并对其功能进行了初步分析,结果表明:荔枝FKBP16-2基因启动子序列中含有大量的TATA-box和CAAT-box保守元件,以及TCA-element,ARE,HSE,GCN4_motif,O2-site等各种转录调控相关的顺式作用元件。该启动子能驱动GUS基因在荔枝的花、叶、根、果皮以及种子中表达而在果肉中不表达,表达具有组织特异性。     

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。     

菠萝蜜果实PG基因的克隆与表达分析

为明确PG基因在菠萝蜜果实后熟软化过程中的作用,本研究以‘海大2号’菠萝蜜果实为材料,采用0.5 mg/L 1-MCP和1000 mg/L ETH处理,研究了室温（20℃）条件下果实成熟过程中硬度和果胶的动态变化,克隆获得4个PG基因,并对其进行了生物信息学和表达分析。结果表明：随着菠萝蜜果实的成熟,果肉硬度快速下降,可溶性果胶和离子型果胶不断增加,共价态果胶有所下降;ETH处理促进了果实WSP和ISP含量的上升,加速了软化进程,1-MCP处理抑制了贮藏前期果肉硬度的下降,推迟了软化进程,但明显提高了3种果胶的含量。AhePG1~AhePG4基因的开放阅读框（ORF）长度1221~1434 bp,编码406~477个氨基酸。AhePG1蛋白含有4个保守结构域（Ⅰ~Ⅳ）,AhePG2和AhePG3只含结构域Ⅰ和Ⅱ,AhePG4缺失结构域Ⅲ;AhePG基因分别与桃（AF095577.1）、菜豆（XM_007162208.1）、葎草（MN971583.1）、菜豆（XM_007151391.1）PG基因编码的氨基酸序列的亲缘关系较近,相似度分别达75.63%、73.11%、79.71%、70.75%。qRT-PCR分析结果显示：AhePG1基因在果实成熟前期表达量低,在后期高表达,而AhePG2/3/4基因的表达量在果实成熟过程中总体较低。ETH处理抑制了AhePG1基因的表达量,而1-MCP处理延缓了4个AhePG基因表达量的增加,但增加了成熟后期AhePG2、AhePG3、AhePG4基因的表达。相关性分析发现,果肉硬度与水溶性果胶含量和AhePG1基因表达呈显著和极显著负相关,而水溶性果胶含量又与AhePG1基因表达呈显著正相关。本研究说明,菠萝蜜果实的软化与果胶降解有关,AhePG1可能是菠萝蜜果实果胶降解和果实软化的关键PG基因之一,控制着果实成熟后期的软化;1-MCP处理能延缓菠萝蜜果实的成熟,但并不影响果实后期成熟时的软化,AhePG1、AhePG2、AhePG3、AhePG4基因可能对其软化均有作用。     

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。     

茶树体胚APX基因克隆及其在体胚发生过程中的表达与酶活性分析

以铁观音茶树体胚为材料,克隆了茶树抗坏血酸过氧化物酶基因CsAPX(Genbank登录号为MG799534.1)。CsAPX基因包含一个长度为753 bp的开放阅读框(ORF),共编码250个氨基酸,并对其进行相关生物信息学分析。APX酶活性测定结果表明在球形胚至子叶胚阶段APX酶活性呈现下降趋势,并在子叶胚阶段到达最低值,随着体胚进一步的分化,在子叶胚、成熟胚和萌发胚阶段,茶树APX酶活性不断上升,总体呈"先降后升"的趋势。在体胚发生过程中CsAPX基因的表达分析显示,CsAPX基因在茶树体胚发生的5个阶段均存在显著差异表达,总体呈"升—降—升"的趋势,其中在萌发胚阶段的CsAPX基因的表达水平显著高于其他4个阶段,推测CsAPX基因在体胚发生过程中的萌发胚阶段发挥着重要的作用。     

枇杷鲨烯合酶(Squalene synthase)基因的克隆及序列分析

鲨烯合酶(SQS)是枇杷三萜酸生物合成过程中的关键酶。以枇杷(Eriobotrya japonica L.)悬浮培养细胞为材料,采用RT-PCR和RACE方法分离得到枇杷鲨烯合酶Ej-SQS(Squalene synthase)基因的cDNA全长序列(GenBank,JQ294055),共1 775 bp,包含了5′非编码区为97 bp,开放阅读框为1 239 bp,3′非编码区为439 bp。该cDNA的开放阅读框推定的氨基酸序列(含412个氨基酸)与其它植物SQS具有79%~94%同源性,包含Trans_IPPS_HH保守结构域,可能属于Isoprenoid Biosynthesis enzymes,Class 1家族。为今后利用基因工程调控枇杷细胞悬浮培养物以提取目标产物奠定基础。     

无核荔枝ABA生物合成关键酶LcNCED基因克隆及其在生理落果阶段中的表达分析

9-顺-环氧类胡萝卜素双加氧酶(9-cis-epoxycarotenoids dioxygenase,NCED)是ABA生物合成途径的关键限速酶,本研究利用RT-PCR技术从A4无核荔枝中分离得到NCED的3条c DNA序列(命名为LcNCED1、LcNCED2和LcNCED3)。通过同源比对和系统进化树分析,LcNCED基因编码的氨基酸序列与拟南芥等30个物种中的NCED氨基酸序列同源性都在65%以上,从而确定LcNCED属于NCED家族;通过与7条拟南芥及5条苹果NCED家族基因进行系统进化树分析,LcNCED2与调控苹果花瓣脱落MdNCED2、MdNCED4基因具有较高的同源性。Real-Time PCR表达分析发现,3个LcNCED基因在不同样品间表达存在显著差异,其中LcNCED2在各样品间的表达水平显著高于LcNCED1和LcNCED3,且LcNCED2表现出显著的组织特异性表达特点,花后15~75 d,LcNCED2在离区(果柄离层部位上下0.2 cm)中的表达量均高于种脐和果皮中,在花后45 d达到峰值,花后75 d稍有下降,基因表达的峰值略早于A4无核荔枝落果高峰期。而LcNCED1和LcNCED3在各组织样品中基因表达变化趋势规律不明显。上述结果表明,LcNCED2在离区中表达量变化比较符合A4无核荔枝生理落果趋势,推断LcNCED2基因可能与无核荔枝采前落果关系密切。      

Patatin、Wun1启动子驱动的PPO反义基因植物表达载体的构建

以植物表达载体PC3-ASPPOty为基础,分别构建了由Patatin、Wun1启动子调控的PPO反义基因植物表达载体pCP-ASPPOty、pCW-ASPPOty,并通过直接导入法将重组质粒分别导入根癌农杆菌LBA4404中,经PCR鉴定证明,此基因已整合到农杆菌Ti上。表达载体的建立为获得地上部分PPO活性正常、块茎损伤低褐化的马铃薯加工型改良品种奠定了基础。     

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。