猪STAB2基因启动子的克隆及转录活性分析

旨在克隆和分析猪STAB2基因启动子及其转录活性。利用基因克隆、双荧光素酶报告基因系统以及生物信息学分析等方法,克隆得到了STAB2基因转录起始位点上游1 997 bp的候选启动子序列并对其序列特征进行了分析,同时,构建了不同长度的5'端缺失的重组载体并利用双荧光素酶报告基因系统分析了其荧光素酶活性,进而确定了STAB2基因的核心启动子区域及关键调控区域,并对关键调控区域内的转录因子及其结合位点进行了分析。结果表明:STAB2基因的候选启动子区域内包含4个核心启动子和1个Cp G岛;-309--39 bp为STAB2基因的关键调控区域,-1 045--309 bp可能存在一个正向调控元件,而-1 506--1 045 bp可能存在一个负向调控元件; STAB2基因的关键调控区域内包含72个转录因子结合位点,部分转录因子在这一区域具有多个结合位点,如Arnt∶∶Ahr、ZNF354C、Klf4和KLF5,并且,转录因子结合位点之间也存在重合区。为进一步研究猪STAB2基因的表达调控机制以及其在调控猪抗病和肌肉品质中的功能提供了理论依据。     

猪EIF2S3基因启动子的克隆、活性及转录调控元件分析

旨在初步分析猪EIF2S3基因的启动子活性以及转录调控元件。利用生物信息学分析、PCR扩增、基因克隆、细胞转染、双荧光素酶活性分析等方法,获得了EIF2S3基因启动子区域的序列特征,构建了不同片段长度的EIF2S3基因启动子区的双荧光素酶报告基因载体并分析了其荧光素酶活性,进而确定了EIF2S3基因的核心启动子区域以及关键的调控区域,最后还预测了关键调控区域的转录因子及其结合位点。结果表明,EIF2S3基因候选启动子区包含3个核心启动子以及2个Cp G岛;-706～+200 bp为EIF2S3基因的核心启动子区域,-706～-253 bp为EIF2S3基因启动子的关键调控区域,且发挥正向调节作用,而-1 563～-706 bp不存在任何对EIF2S3基因启动子活性有影响的调控元件; EIF2S3基因启动子的关键调控区域包含440个转录因子结合位点,且多个转录因子在此区域均有多个结合位点,如SP1、KLF4、Myo D1、Myo G、NFKB1。为进一步研究猪EIF2S3基因的表达机制奠定了基础。     

奶山羊ATGL基因启动子鉴定与转录活性分析

脂肪甘油三酯水解酶(ATGL)是脂肪水解过程中的主要限速酶，是调控细胞中甘油三酯和脂肪酸之间平衡的关键因子。为了分析奶山羊ATGL基因启动子的结构及转录调控机制，以奶山羊全血DNA为模板，通过PCR技术扩增出ATGL基因5′侧翼序列并进行生物信息学分析；构建了5个不同长度的启动子缺失片段报告基因载体，通过转染奶山羊乳腺上皮细胞并检测其活性，确定其核心区域；分别用PPARG激动剂罗格列酮和SREBP1激动剂T0901317处理细胞，检测其对ATGL启动子活性的影响。结果表明，克隆得到奶山羊ATGL基因5′侧翼序列2 721 bp,包含转录起始位点上游2 024 bp。经在线软件分析发现，ATGL启动子含有真核生物启动子元件TATA-box和CpG岛；对转录因子结合位点预测发现，其上含有FOXO、SREBF1、PPARG、C/EBPα和E2F1等结合位点。启动子活性分析结果表明，ATGL启动子核心区域位于转录起始位点上游-256—+1位，且在-527—-256位存在负调控元件。用罗格列酮和T0901317处理细胞后发现，二者均能显著上调ATGL启动子活性，且罗格列酮作用的区域为-527—-...     

猪SIM1基因启动子活性及表达模式分析

旨在对猪SIM1基因的转录调控机制及表达模式进行初步探讨。采用PCR法扩增猪SIM1基因5'端上游的启动子区,应用生物信息学方法对这一区域内潜在的转录因子结合位点进行预测,采用5'端侧翼序列缺失获得8段长度不等的启动子片段,并分别克隆至荧光素酶报告基因表达质粒(p GL3-Enhancer)中,利用双荧光素酶报告活性检测分析SIM1基因启动子区不同长度片段在293T、MGC803和Bel7402细胞中瞬时转染后的活性。同时,采用Western Blot实验检测SIM1蛋白在猪7个不同组织的表达模式。结果表明,各SIM1启动子片段在293T、MGC803和Bel7402细胞中均有活性,在293T细胞活性最低;-699~-489 bp存在关键顺式调控元件,这一区域发现Smad、CEBPα、PAX6等关键转录因子结合位点;Western Blot实验首次在中枢神经系统外发现SIM1的表达,SIM1蛋白在脑和下丘脑表达量最高,在睾丸的表达量次之,在肝脏、皮脂和甲状腺表达量较高,在肌肉表达量最低。研究结果提示,SIM1基因在神经细胞发育、脂肪代谢和性腺发育过程都可能起到重要作用。     

巴西橡胶树HbbHLH1启动子的克隆与序列分析

bHLH转录因子在高等植物生长发育、激素应答和次生代谢调节中具有重要的功能.根据巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)HbbHLH1基因设计了2个特异性反向引物,利用GenomeWalking方法从巴西橡胶树叶片基因组DNA中克隆获得了HbbHLH1基因起始密码子上游819 bp的调控片段.序列分析表明,该片段除了含有一个典型的真核生物核心启动子区域(-60～-10bp)外,还含有多个TATA-box、CAAT-box等启动子元件以及多种与激素和胁迫诱导相关的顺式调控元件,其中在-290 bp和-309 bp位点分别有一个应答MeJA信号反应的调控元件,但没有发现典型的乙烯响应元件.这暗示了HbbHLH1转录因子可能在橡胶树乳管分化和胶乳生物合成中具有调控作用.     

菊芋果聚糖合成酶基因1-FFT启动子克隆与功能分析

本研究通过Tail-PCR方法分离到菊芋1-FFT基因上游长度为1 611 bp的片段(FFTP)。神经网络启动子在FFTP序列中预测到8个启动子核心结构,瞬时表达结果显示起始密码子上游400 bp的启动子核心结构域与1 611 bp的启动GUS基因表达的活性无明显差异,表明-296到-246区域就是1-FFT基因的启动子区域。PlantCARE分析表明,FFTP序列中除基本启动子元件(TATA-box和CAAT-box)外,还含有与MYB转录因子结合的元件3个,参与光调控的顺式作用元件12个,茉莉酸反应、厌氧过程、脱落酸、抗逆反应的元件各2个,昼夜节律控制、生长素和赤霉素反应的元件各1个。这些顺式作用元件的鉴定为1-FFT参与相应的生物学过程提供理论依据。     

文心兰生物钟基因OnELF3启动子克隆与表达分析

为了解文心兰生物钟基因OnELF3的转录调控,本研究采用TAIL-PCR技术从文心兰基因组中克隆到OnELF3基因起始密码子上游2 204 bp的启动子序列。使用BDGP、PlantCARE和PLACE在线软件对OnELF3基因启动子的转录起始位点与顺式作用元件进行预测。结果表明启动子序列除包含TATA-box和CAAT-box等启动子基本元件外,还包含组织特异性元件、光调控元件、植物激素响应元件、胁迫反应响应元件和昼夜节律调控元件等。为探究OnELF3启动子的表达活性,构建pCAMBIA1301-p OnELF3p:GUS载体,利用农杆菌介导法,转化烟草与拟南芥。烟草叶片瞬时转化表明克隆的OnELF3启动子序列具有启动子活性。转化拟南芥结果表明,OnELF3启动子能够驱动下游的GUS基因在T2代拟南芥中稳定表达,GUS组织染色显示该启动子呈现发育与组织特异性表达。这些结果为进一步研究文心兰OnELF3基因的转录表达调控与相关功能分析提供基础。     

陆地棉转录因子GhNAC78基因的特征及功能分析

本实验室从陆地棉中克隆得到GhNAC78,分析了其基因特征及功能。该基因cDNA全长为937 bp,开放阅读框为876bp,编码291个氨基酸,隶属于NAM转录因子亚家族。体外转录激活实验表明,GhNAC78具有转录激活活性。上游启动子区1537 bp序列的生物信息学分析可知其包含多种激素、胁迫和光响应元件,表明GhNAC78广泛地参与植物生长发育和胁迫响应的调控。荧光定量结果显示,GhNAC78在棉花叶片衰老过程中高调表达,推测其参与叶片衰老的调控。     

不同浓度IAA和GA对芒果MiNOL基因启动子活性的影响

为了探究不同浓度IAA和GA对Mi NOL启动子的影响及确定其主要活性部位,采用同源克隆的方法,以‘金煌’芒果叶片为材料,克隆得到2 057 bp的MiNOL启动子序列,根据PlantCARE网站预测的顺式作用元件的位置及分布,扩增出4个不同区段的MiNOL启动子：MiNOL-1 (2 057 bp)、MiNOL-2 (1 493 bp)、MiNOL-3 (960 bp)和MiNOL-4 (428 bp),构建含双荧光素酶报告基因的植物表达载体,对转化后的烟草,用不同浓度IAA和GA进行处理并检测活性。序列分析结果显示,该启动子含有TATA-box、CAAT-box等核心元件,CGTCA-motif、GARE-motif、TGA-element等激素调控元件,GT1-motif、ARE、LTR等环境相关响应元件,HD-Zip 3蛋白结合位点及一些未知功能元件,表明在芒果果实发育过程中该基因的表达可能会受到激素、光照、温度等因子的诱导。活性检测结果表明,当激素处理浓度为0时,活性随着启动子长度的增加而先上升后下降,MiNOL-3活性最高,为0.130,与其余区段差异显著,推测该启动子的活...     

花生质体型酰基载体蛋白基因5′侧翼调控序列的克隆与分析

采用染色体步移技术分别克隆3个花生质体型酰基载体蛋白(ACP)基因的5′侧翼调控区序列,AhACP1、AhACP4和AhACP5基因5′上游序列分别为535、1400和1180 bp;利用5′RACE方法确定了这3个基因的转录起始位点,分别位于起始密码ATG上游–71、–92和–71 bp处。利用生物信息学软件分析了花生ACPs启动子区包含的主要调控元件,发现尽管花生AhACP4和AhACP5基因在根、茎、叶、花和不同发育期种子中的基本表达模式相似,但它们的启动子中包含各自特有的顺式元件,AhACP4启动子区包含根或芽顶端分生组织表达调控元件WUS,而AhACP5启动子区则含有侧芽萌动和伸展所需的多个关键调控元件E2FB、TELO BOX和UP1,推测它们的表达具有组织和发育阶段特异性。在进化上,花生AhACP4与拟南芥AtACP4可能为直系同源基因,但它们的表达模式产生了分歧,AhACP4为组成型表达,AtACP4主要在叶中表达;与AtACP4启动子相比,花生AhACP4启动子区中参与光调控相关元件明显减少。     

高羊茅FaChit1启动子的克隆及其与gus基因融合表达载体的构建

本研究以获得的FaChit1基因cDNA序列设计引物,采用染色体步移技术从高羊茅基因组中分离了一段FaChit1基因启动子区域。序列分析结果显示,该启动子长度为935bp,含有保守性元件TATA和CAAT-Box,以及与植物逆境胁迫应答相关的多个顺式作用元件,如W-box、ABRE、MYB及MYC转录因子结合位点等。另外构建了含不同长度FaChit1启动子区域(-935bp、-651bp、-233bp)与gus基因融合植物表达载体,分别命名为pFaChit1P-Ⅰ、pFaChit1P-Ⅱ和pFaChit1P-Ⅲ,为进一步进行该启动子的功能分析奠定基础。     

刺五加鲨烯合酶基因DNA和启动子的克隆及分析

在已克隆出的刺五加鲨烯合酶基因(squalene synthase,SS)基因cDNA序列基础上,利用TAIL-PCR技术克隆SS的基因组DNA及启动子序列。克隆得到刺五加SS的DNA序列长8 244 bp,启动子序列长1 984 bp,转录起始位点位于起始密码子ATG上游568 bp处。基因包括13个外显子,12个内含子,其剪切符合GT-AG原则。启动子序列含有37个顺式作用元件,其中包括128个TATA-box、38个CAAT-box等核心调控元件,并且含有部分光响应元件、激素应答的元件等顺式调控元件。本研究首次克隆出刺五加SS基因组DNA及启动子序列,为后续研究SS基因表达的调控机制有很大帮助。     

苦瓜MAP30基因启动子克隆与单倍型分析

为探明MAP30基因的表达调控规律,从苦瓜种质Y5中克隆了MAP30基因上游包括起始密码子在内1 682 bp序列,选取转录起始位点上游1 500 bp序列利用PlantCARE在线启动子预测工具进行分析,结果表明:MAP30启动子除了含有核心元件TATA-box和CAAT-box外,还含有大量的光响应元件、植物激素脱落酸响应元件、热胁迫响应元件、干旱应答元件、水杨酸应答元件等,该预测结果表明,MAP30启动子可能参与光、厌氧、逆境胁迫、脱落酸、水杨酸和乙烯等诱导,同时它还可能参与胚乳高效表达及昼夜节律调控。以30份苦瓜种质为材料,分析了MAP30启动子区域SNPs和In Dels分布情况,共发现37个SNPs位点和6个In Dels,SNPs分组发现,30份苦瓜种质资源MAP30基因启动子共存在3种单倍型,Y5、Y7、Y16、Y39、Y58、Y60、Y66、Y77、Y83、Y96、Y100、Y112、Y121属于第1组,Y43、Y50、Y90、Y108、Y113、Y115、Y140、Y141、Y144属于第2组,Y69、Y72、Y85、Y131、Y139、Y146、Y147、Y153属于第3组。结合顺式调控元件的位置,其中5个SNPs,342位点的T/C,584位点的A/G,783位点的G/T,872位点的A/G,1087位点的T/G,位于顺式调控元件内部,涉及的顺式调控元件分别为MBSI、ABRE、ARE、5UTR Py-rich stretch、GAG-motif、TC-rich repeats,SNP导致转录因子结合位点发生改变,可能对MAP30基因的表达调控有重要作用。为进一步揭示MAP30基因转录调控机制奠定理论基础。     

茶树CCoAOMT基因克隆及启动子的结构分析

茶树咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(CCoAOMT)是甲基化EGCG生物合成的一种重要酶,为探明CCoAOMT基因的表达调控规律,进一步解析甲基化EGCG生物合成的调控机制。本研究采用同源克隆法获得了茶树CCoAOMT的cDNA全长序列,采用染色体步移技术(Genome walking)获得了该基因的启动子序列,并对其序列进行了生物信息学分析。结果表明,CCo AOMT全长cDNA为1 000 bp,其中开放阅读框长735 bp,编码245个氨基酸,含有caffeoyl-CoA O-methyltransferase和SAM功能结构域;进一步分离得到CCoAOMT基因上游调控序列1 624 bp,发现其含启动子核心元件TATA-box、CAAT-box及5'UTR Py-rich stretch (高水平转录顺式作用元件)、MYB (干旱诱导时的MYB结合位点)、G-box、GAG-motif、GATA-motif、GT1-motif、Sp1 (光响应元件)、CGTCA-motif、TGACG-motif (茉莉酸甲酯响应元件)等重要顺式作用元件。由结果推测,CCoAOMT基因在转录水平受各类转录因子的调控,该结论为进一步研究CCoAOMT基因的转录调控机制提供了理论指导。     

巴西橡胶HbWRKY55启动子的克隆及功能初步分析

为深入研究巴西橡胶树HbWRKY55调控天然橡胶生物合成机制,本研究根据已克隆的巴西橡胶树HbWRKY55的序列和橡胶树基因组序列信息设计引物,通过PCR技术获得了HbWRKY55起始密码子ATG上游1 587 bp的序列,利用Plant CARE数据库对该序列的调控元件进行分析。分析结果表明该启动子序列除具有多个典型的真核生物启动子基本元件如增强子元件CAAT-box、启动子核心序列TATA-box等外,还存在赤霉素反应元件GARE-motif、P-box以及水杨酸响应元件TCA-element等参与激素调控的应答元件,同时光应答元件BoxⅠ、Gap-box、Ⅰ-box、L-box、GAG-motif和GT1-motif,胚乳表达的调控元件GCN4-motif、Skn-1_motif和厌氧诱导元件ARE等顺式作用元件也包含其中。构建了该序列的4个5'端缺失片段和荧光素酶基因融合的表达载体,瞬时表达结果表明赤霉素(GA)、水杨酸(SA)可以抑制HbWRKY55启动子的活性,脱落酸(ABA)、茉莉酸甲脂(MeJA)可以加强HbWRKY55启动子的活性。在HbWRKY55启动子的-641~-455和-237~+1可能存在抑制ABA的元件;HbWRKY55启动子的-454~-238和-66~+1存在JA应答增强元件。本研究为深入了解HbWRKY55的调控机理提供帮助。     

红肉火龙果HpERF1/2/3转录因子的特性及对HpCytP450-like1的调控

从红肉火龙果果肉中克隆得到3个ERF转录因子,命名为HpERF1/2/3。氨基酸序列比对和进化树分析发现HpERF1/2/3具有典型的AP2/ERF结构域,ORF长度分别为1 020、843、1 269 bp,编码长度分别为339aa、280aa、422aa,分子量为37.4、31.99、45.08 k Da,以及等电点为5.69、6.36、6.93的氨基酸多肽链。实时荧光定量聚合酶链式反应表明,随着红肉火龙果果实发育,HpERF1/2/3基因的表达明显增强。亚细胞定位和转录活性分析显示HpERF1/2/3都定位于细胞核,是核蛋白,并且具有转录激活活性。双荧光素酶瞬时表达分析显示,HpERF1/2/3可以激活红肉火龙果甜菜红素合成途径上关键基因HpCyt P450-like1的启动子活性。这些结果表明HpERF1/2/3可能通过调控甜菜红素合成相关基因表达来参与红肉火龙果果实品质形成过程,加深了对红肉火龙果果实品质生物学的认识。     

受多逆境诱导表达的GhWRKY64基因启动子克隆与功能分析

WRKY蛋白属于锌指型转录调控因子,参与植物生长发育及耐逆响应。以陆地棉遗传标准系TM-1为材料,克隆Gh WRKY64(KF031101)基因上游1064 bp的启动子序列,并对其调控元件及功能进行分析。生物信息学分析表明,该区域含18个组织器官表达及诱导表达关键元件,分别为6个ROOTMOTIFTAPOX1根特异调控元件,4个CACTFTPPCA1叶肉特异性调控元件、4个OSE2ROOTNODULE病菌诱导元件、2个GTIGMSCAM4盐调控元件和2个W-box胁迫应答响应元件。将该启动子与GUS基因融合,构建p BIW64:GUS植物表达载体,通过农杆菌介导叶盘转化法获得12个转基因烟草株系。选择GUS表达量最高的p BIW64-5进行转基因不同组织器官表达及诱导表达分析。GUS组织化学染色显示,苗期的转基因烟草植株在叶和根部均具有GUS活性,开花期在转基因烟草植株根、叶及叶柄均检测到GUS活性,特别在转基因烟草的根及根尖部分染色更深,在茎和花组织上未检测到GUS活性。对该转基因烟草幼苗进行黄萎病菌诱导处理,诱导48 h后,转基因烟草幼苗根和叶片的GUS染色比未诱导处理的对照明显加深。结果表明,Gh WRKY64上游1064 bp长度的DNA序列,具有启动子的相关顺式作用元件,且为病原菌诱导型启动子。该启动子可为开展棉花抗黄萎病转基因研究提供调控元件。     

小麦谷氨酰胺合成酶同工酶转录特点及其启动子序列分析

谷氨酰胺合成酶是小麦氮同化关键酶,分为胞液型和质体型(TaGS2)两类,其中胞液型TaGS又分为TaGS1、TaGSr和TaGSe。为了研究异源六倍体小麦A、B、D染色体组TaGS同工酶表达差异及调控机制,本项目利用三代测序技术测定了TaGS同工酶基因转录水平,依据中国春基因组序列克隆了豫麦49的12个TaGS同工酶启动子,并对其序列进行了分析。结果表明,TaGS1主要由6B染色体基因转录,TaGSe和TaGSr主要由4D染色体基因转录,TaGS2主要由2D染色体基因转录,不同TaGS同工酶转录起始位点距起始密码子ATG的距离不同。启动子元件分析显示,6B染色体上的TaGS1启动子有较多W-box、AC-I、ABRE、as-1和茉莉酸甲酯等响应元件,4D染色体上的TaGSe启动子有较多胁迫响应转录因子(MYB、MBS、LTR等)结合元件和植物生长素响应元件,4D染色体上的TaGSr启动子有较多WRE3等转录因子结合元件,2D染色体上的TaGS2启动子有较多A-box、WRE3、ARE及AT富集区。不同TaGS同工酶启动子顺式元件种类、数目及排列顺序均不同,为进一步研究GS同工酶调控机制奠定了基础。     

桃PG基因启动子克隆及序列分析

为获得桃多聚半乳糖醛酸酶( PG)基因启动子并分析调控元件,以桃品种大久保基因组DNA为模板,采用染色体步移技术克隆了PG基因的部分序列及其5′侧翼区,并分析其调控元件组成。结果表明,克隆产物长986 bp,3′侧翼序列与 GenBank中的PG基因序列的5′端部分序列同源性为96%,登录号为FJ940722。在789~839 bp位置存在基础启动子序列,转录起始位点位于828 bp的碱基C,其可能性为0.98。除含有CAAT-Box、TATA-Box等基本启动子元件外,还存在众多参与光响应元件、干旱诱导MYB结合位点、水杨酸响应元件等应答激素和胁迫信号元件,表明PG基因的转录和表达可能受到激素、干旱、光照等外界环境的胁迫以及衰老的调控。     

拟南芥AtTCP4基因克隆及原核表达

为进一步研究转录因子TCP4在植物生长发育过程中的调控作用和下游靶基因。利用生物信息学分析转录因子TCP4家族及其蛋白序列,扩增AtTCP4基因CDS序列、构建原核表达载体并诱导纯化获得蛋白,利用凝胶电泳迁移试验(EMSA)验证AtTCP4蛋白与拟南芥功能基因LOX2启动子区域的顺式作用元件结合。生物信息学分析表明,拟南芥TCP蛋白含有非典型的螺旋-环-螺旋(bHLH)结构域;系统进化树表明,AtTCP4属于Ⅱ类TCP蛋白;蛋白三级结构预测表明:转录因子TCP4可以形成同源或异源二聚体。特异性引物扩增获得AtTCP4基因的CDS序列,其开放阅读框(ORF)长为1 263 bp。构建原核表达载体pET-28a-AtTCP4并转化到Rosetta(DE3)感受态中,经IPTG诱导、纯化和Western Blot检测证明获得AtTCP4蛋白。EMSA试验验证AtTCP4蛋白能够结合到功能基因LOX2的顺式作用元件。转录因子TCP4结合功能基因LOX2启动子区域,影响植物激素茉莉酸的生物合成,调控植物的生长发育过程。