草莓镶脉病毒（SVBV）启动子的克隆及序列分析

【目的】对草莓镶脉病毒(SVBV)启动子进行序列测定和分析,为进一步研究该启动子稳定表达活性、表达类型及驱动外源基因稳定表达提供理论依据。【方法】用CTAB法从感染SVBV的草莓叶片中提取总DNA,设计特异性引物扩增SVBV启动子,克隆并测序。将SVBV启动子与花椰菜花叶病毒属其他成员的启动子核苷酸序列进行比较,并构建其系统关系树,再用PlantCARE软件分析SVBV启动子序列中的各个作用元件。【结果】获得全长为1017 bp的SVBV启动子。序列比列表明,本研究构建的中国SVBV启动子与美国SVBV启动子序列相似性最高,达77.29%。从构建的系统关系树可以看出,中国SVBV启动子与美国SVBV启动子单独聚成一个亚分支,说明来源于草莓的2个SVBV启动子亲缘关系最近。另外,SVBV启动子和花椰菜花叶病毒(CaMV)启动子亲缘关系虽然相对较近,但二者序列相似性较低,说明SVBV启动子与CaMV 35 S启动子的结构差异较大。进一步分析表明,SVBV启动子除了具有一般植物启动子的典型作用元件TATA-box和CAAT-box外,还具有一些与组织特异性表达或诱导表达相关的调节因子。【结论】SVBV启动子具有多种转录顺式作用元件,可能是一个在双子叶植物中具有较强驱动活性的组成型启动子。     

菊芋果聚糖合成酶基因1-SST启动子克隆与活性研究

【目的】本文分离了菊芋蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶(1-SST)基因的启动子并验证其功能。【方法】通过Tail-PCR方法克隆到菊芋1-SST基因起始密码子上游约1816 bp的序列(SSTP),并通过PLANTCARE对SSTP序列进行了功能预测。【结果】SSTP序列中共检测到140个顺式作用元件,除启动子所具有的44个TATA-box和31个CAAT-box等基本元件之外,还有65个参与1-SST基因表达调控的顺式作用元件,其中23个顺式作用元件可预测其功能:参与光调控过程的调控元件有13个,参与脱落酸、厌氧过程、低温胁迫的调控元件各2个,参与水杨酸、抗逆反应、分生组织表达和胚乳表达的调控元件各1个。分别用SSTP、1/2SSTP和1/4SSTP的序列替换pCAMBIA1301载体的CaMV 35S启动子后,在烟草叶片中进行瞬时表达并进行GUS染色,结果表明不同长度的SSTP序列均具有驱动GUS基因表达的启动子活性,且与CaMV35S启动子活性相当。【结论】据此推测1-SST基因的启动子核心区域在起始密码子上游400 bp以内。     

大豆天冬氨酸蛋白酶基因启动子的克隆及其表达活性分析

【目的】克隆大豆天冬氨酸蛋白酶基因(soyAP1)启动子,并对其表达方式及活性进行分析。【方法】利用TAIL-PCR方法从大豆基因组DNA中克隆soyAP1基因启动子片段。利用启动子在线预测工具分析soyAP1基因启动子片段的启动子元件,并用克隆得到的SAP片段替换pCAMBIA1301中的CaMV35S启动子,构建表达载体pCAM-SAP。通过农杆菌介导法,使其在大豆各组织中进行瞬时表达,用GUS组织化学染色法分析SAP在各组织中的表达活性。【结果】克隆获得了大豆soyAP1基因的启动子片段,长1 650bp,并将之命名为SAP,其转录起始位点可能是553bp处的A;PLACE分析表明,SAP序列中含有多种典型的种子特异性表达元件;GUS组织化学染色显示,SAP驱动的GUS基因在大豆根、茎、叶中基本不表达,但在种子中有较高的表达活性,且表达强度与CaMV35S启动子相近。【结论】大豆SAP启动子可能具有种子特异表达特性。     

水稻OsBI-1L-8基因启动子功能分析

【目的】分析水稻OsBI-1L-8基因启动子的结构与功能,解析OsBI-1L-8基因的表达特性及生物学功能,进一步了解OsBI-1L家族在水稻生命进程中的作用机理。【方法】利用BDGP、Softberry及Promoter 2.0预测分析水稻OsBI-1L-8启动子大小,以日本晴基因DNA为模板扩增pOsBI-1L-8,PlantCARE分析序列中顺序调控元件。构建pOsBI-1L-8::GUS载体,导入水稻,组织化学染色法检测pOsBI-1L-8在水稻中的时空表达特征。【结果】通过预测分析并克隆pOsBI-1L-8长度为1 258 bp,该区域含有光信号、缺氧胁迫应答及激素调节等顺式作用元件。pOsBI-1L-8驱动的GUS报告基因仅表达于水稻抽穗期的茎结合部位、根茎过渡区和雄蕊。【结论】pOsBI-1L-8为组织特异型启动子,推测OsBI-1L-8可能在水稻生长及雄蕊发育中起重要作用。     

野生型和Msp1突变体水稻减数分裂期间转录水平上的基因表达分析

【目的】深入探索水稻减数分裂期间配子体发育的分子机理,大规模发掘与水稻配子体发育相关的基因,以便更有把握地利用基因工程手段改造水稻配子体发育的进程。【方法】利用22KAilentcDNA芯片,在全基因组水平上对野生型水稻和Msp1突变体在减数分裂期间表达基因的表达情况进行研究和分析。【结果】有208个基因在野生型和Msp1突变体中的表达差异极显著(P≤0.01,lgRatio≥0.2);对这些基因的核酸序列进行分析、GO(GeneOntology)注释以及功能预测后,将其划归为18个大类,分别涉及到GTP、DNABinding、细胞壁、激酶活性、叶绿体、减数分裂、胚珠、染色体、花粉囊、内膜、细胞分裂、泛素、转运、代谢、蛋白解、Ca2+结合、RNA结合、以及未知功能等;统计分析表明,有99个基因与染色体有关,占总数的47.60%;39个基因与内膜系统有关,占总数的18.75%;有1个基因与减数分裂紧密相关,3个基因与Ca2+结合过程有关;另外有3个基因在Msp1突变体中的表达极显著高于野生型,表明这3个基因很可能参与了绒粘层的发育调控。基因芯片和RT-PCR检测结果表明,水稻基因AK070642特异于绒粘层,说明其参与了绒粘层的发育调控。【结论】研究通过基因芯片技术,将野生型水稻与其Msp1突变体在减数分裂期间表达基因的表达情况进行大规模对比后发现,有208个基因分别从细胞代谢、绒毡层的发育、离子转运、核酸代谢、激酶活性等方面调控水稻的减数分裂过程,为深入理解水稻减数分裂和配子体发育的分子机理提供了实验支撑。     

水稻基因启动子OsBTF3p的克隆和启动活性分析

 【目的】分子克隆水稻基因OsBTF3启动子片段,明确其对靶基因表达的启动作用,为抗病转基因水稻研究提供理论依据和启动子元件材料。【方法】对OsBTF3编码区上游1387 bp的启动子（OsBTF3p）序列进行了克隆和序列分析,构建了OsBTF3p∷GUS融合基因植物表达载体pCAM-OsBTF3p,利用农杆菌介导的水稻遗传转化,获得了39株OsBTF3p∷GUS转基因植株,对OsBTF3p进行了启动活性、组织特异性及病原菌诱导性分析。【结果】分子克隆了OsBTF3p片段,其序列与GenBank中的已知序列一致。在转基因水稻愈伤组织中能够检测到GUS活性,表明该启动子具有启动活性。在转基因水稻叶片维管束组织和根部组织能检测到GUS活性。水稻白叶枯病菌(Xoo)侵染后OsBTF3p驱动的GUS活性明显地上调表达。【结论】OsBTF3p具有驱动GUS基因表达的启动活性、组织表达特异性和病原菌诱导性。     

棉花转录因子基因GhMS3的克隆及其启动子功能的鉴定

【目的】从棉花无短绒突变体GZnn中分离棉纤维发育相关的转录因子,并对其转录激活功能和表达模式进行初步分析。【方法】通过RACE(rapid amplification of the cDNA ends)和染色体步行(genome walking)技术,获得GhMS3的cDNA序列及基因组DNA序列。利用生物信息学方法对获得的DNA序列及推定的氨基酸序列进行分析,采用酵母单杂交系统验证GhMS3蛋白的转录激活功能,运用GUS组织化学染色法在转基因烟草中分析该基因的表达模式。【结果】获得GhMS3的基因组DNA以及上游1174bp的启动子序列。氨基酸序列比对发现GhMS3是R2R3 MYB转录因子。酵母试验表明,GhMS3蛋白具体外转录激活功能,C端体外转录激活功能较强,在PGhMS3:GUS转基因烟草中,GUS主要在表皮毛、根毛以及细胞分裂旺盛区域表达。【结论】从棉花无短绒突变体GZnn中分离到的R2R3 MYB转录因子GhMS3,具有组织特异性表达模式并且其编码蛋白具有体外转录激活功能,是否参与植物表皮细胞分化有待于进一步研究。     

转基因作物外源转基因成分环介导等温扩增技术检测方法的建立及应用

 【目的】建立转基因作物外源转基因成分环介导等温扩增技术检测方法。【方法】以转基因作物中常用的花椰菜花叶病毒35S启动子（CaMV35S）为主要研究对象,利用环介导等温扩增技术（loop-mediated isothermal amplification,LAMP）,针对CaMV35S基因的6个区域设计4种特异引物,利用1种链置换DNA聚合酶(Bst DNA polymerase)在65℃保温1 h,通过荧光显色即可完成对转基因作物鉴定工作。同时对7种转基因作物进行LAMP检测。【结果】该LAMP方法通过特异性检测含有CaMV35S启动子的转基因作物,其检测结果的特异性与常规PCR方法结果一致,灵敏度是常规PCR的10倍。【结论】转基因作物LAMP检测方法具有高度的特异性及稳定性,结果可靠,非常适合转基因作物的快速检测,有较好的应用价值。     

家蚕蛹期特异基表达因BmCP283鉴定及其启动子的克隆分析

【目的】鉴定家蚕蛹期特异基因及其启动子,为家蚕变态发育人为调节及蛹生物反应器开发提供支撑。【方法】基于芯片表达数据分析及RT-PCR验证,筛选家蚕蛹期特异表达基因;利用PCR方法克隆家蚕蛹期特异表达基因上游的启动子序列,并利用转基因技术验证启动子的活性及时期特异性。【结果】筛选获得了在家蚕蛹期特异表达的表皮蛋白基因BmCP283;所克隆的BmCP283上游启动子区序列长2 004 bp,利用此序列所构建以红色荧光蛋白基因dsRed为报告基因的转基因蚕中,BmCP283启动子驱动的dsRed只在蛹后期表达,且主要表达于翅等组织中。【结论】BmCP283为家蚕蛹期特异表达基因,克隆获得的BmCP283启动子的启动活性具有蛹期特异性。     

水稻转基因种质IRBB13（PXa13:GFP）感病及育性突变体的筛选及鉴定

 【目的】建立简便高效的水稻突变体筛选体系,为克隆参与调控水稻xa13/ Xa13表达以及xa13/Xa13介导的抗/感病和花粉发育信号途径的基因奠定基础。【方法】利用EMS化学诱变携带显性Xa13启动子驱动绿色荧光蛋白（GFP）基因的水稻转基因种质IRBB13（PXa13:GFP）,构建突变群体,分3个时期进行突变体筛选：幼苗期筛选根和芽中绿色荧光减弱或消失的突变体、成株期筛选回复感病表型的突变体和孕穗期筛选育性下降的突变体。【结果】室内检测代M2突变体株系3 000个,筛到幼根和幼芽荧光消失的突变体14个,根部荧光正常而芽无荧光的突变体9个。田间试验种植突变体株系3 000个,成株期接种PXO99初步筛到回复感病表型的突变体株系25个。孕穗期筛选到育性下降且花药中绿色荧光消失的突变体株系7个,其中,包含1个回复感病的突变体株系。【结论】建立了简便高效的筛选水稻突变体筛选体系,结合GFP表达模式异常的突变体、回复感病突变体以及育性下降的突变体分析可判断xa13/Xa13参与的水稻抗/感病与花粉发育这2条信号网络途径并不是完全独立的,而是存在一定程度的交叉。     

CHS启动子差异片段在不同观赏海棠品种(系)中的功能验证

【目的】为探明查尔酮合酶基因的启动子序列差异在不同苹果属观赏海棠品种(系)中的功能。【方法】以‘王族’(Malus cv.‘Royalty’)和M10-5 (Malus M10-5)及‘火焰’(Malus cv.‘Flame’)叶片为试材,克隆得到McCHS基因的启动子,并进行序列比对。检测McCHS基因在3个品种(系)中的表达水平,进一步通过酵母单杂交和凝胶阻滞迁移分析确定McCHS基因的启动子序列差异和调控花色素苷生物合成关键MYB转录因子McMYB10的结合关系。【结果】‘火焰’McCHS基因启动子与‘王族’McCHS基因启动子序列比对发现,‘火焰’McCHS基因启动子中有743 bp的缺失,而M10-5的McCHS基因启动子同时拥有缺失和完整的两种启动子序列;酵母单杂交和凝胶阻滞迁移结果表明,743 bp缺失序列能够和McMYB10结合,而且McCHS基因的表达量和花色素苷含量呈相同趋势。【结论】McCHS基因的启动子序列差异可能影响观赏海棠叶片着色。     

小麦蛋白激酶TaNPK启动子的克隆及活性分析

 【目的】克隆小麦蛋白激酶基因TaNPK启动子,并分析5′非编码区对盐胁迫的响应,探索TaNPK的调控机制,为解析小麦抗盐机制提供理论依据。【方法】利用染色体步移技术从小麦中分离TaNPK读码框上游序列,构建启动子缺失突变体,在PEG4 000介导下将重组质粒转入拟南芥叶片原生质体进行瞬时表达分析,以gus为报告基因研究不同调控序列的活性及盐诱导性分析。【结果】获得了TaNPK读码框上游2 004 bp的启动子序列,PEG介导的拟南芥原生质体瞬时表达分析表明,5′端缺失片段都在不同程度上驱动了GUS的表达;经过NaCl处理后的原生质体,GUS的表达量比不经处理的对照组明显提高,这与NaCl处理下TaNPK的实时荧光定量分析结果一致。【结论】经克隆获得了受盐胁迫诱导的小麦TaNPK启动子,启动子缺失区段在不同程度上驱动了gus的表达,-1 083—-1 296 bp区段可能含有响应盐胁迫的负调控元件。     

鸭CD8α基因启动子的分析及其转录活性

【目的】对鸭CD8α基因启动子活性区域进行分析,为鸭CD8α基因功能和表达调控机理研究提供依据。【方法】利用前期基因组步移技术获得的鸭CD8α基因的启动子区序列,制备一系列启动子缺失突变体（-625/-1 bp,-1 110/-1 bp,-1 413/-1 bp,-2 151/-1 bp）,定向亚克隆至荧光素酶表达载体pGL3-Basic 中,构建荧光素酶报告基因重组载体,采用 Lipofectamine 2000 将重组质粒瞬时转染DT40细胞,分析CD8α基因启动子系列缺失突变体在细胞内的转录活性。【结果】鸭CD8α基因 5′侧翼区长片段具有较强的启动子活性,-1110--625启动子活性最强,且-625--1和-625--1 110 bp区域均存在正调控元件。【结论】成功构建了荧光素酶报告基因真核表达载体,确定了鸭CD8α基因调控区,为进一步研究其转录调控机制奠定了基础。     

家蚕中肠特异启动子BmAPN的克隆及活性分析

【目的】克隆和鉴定1个家蚕中肠特异启动子,为研究家蚕的免疫应答和应用研究提供新的工具。【方法】从家蚕品种大造中提取基因组总DNA,用PCR方法克隆家蚕中肠特异表达基因BmAPN（GenBank登录号：BAA33715.1）的上游调控序列。利用此序列构建以EGFP为报告基因的转基因表达载体pBac[BmAPN-EGFP-SV40,3×P3-DsRed],通过显微注射获得转基因家蚕,在个体水平上检测启动子的活性。【结果】所克隆的BmAPN启动子长度为1 598 bp,其驱动的EGFP仅在转基因家蚕中肠特异表达,与内源基因BmAPN的表达特征一致。该启动子在家蚕幼虫时期活性相对较高,且在起蚕期的活性要明显高于眠蚕期,推测该启动子中的特异元件受激素调控。【结论】经克隆获得的BmAPN启动子为有活性的启动子,且为家蚕中肠特异启动子。     

大豆rbcS基因启动子的克隆及在转基因烟草中的功能缺失分析

【目的】进一步验证栽培大豆rbcS基因启动子功能,为植物基因工程相关研究提供启动子资源。【方法】从栽培大豆中克隆了rbcS基因5′端上游1 538bp的DNA序列,根据光诱导表达调控元件及顺式作用功能元件所在的位置,设计含1 089,712和190bp 3个5′端缺失体,并将rbcS基因启动子(1 538bp)及3个5′端系列缺失体序列分别与gus基因融合,构建植物表达载体并命名为pGmrbcS、pA、pB和pC,用农杆菌介导法转化烟草,通过gus基因活性变化检测不同缺失体的表达特性。【结果】克隆了1 538bp的大豆rbcS基因启动子序列及1 089,712和190bp的5′端缺失体启动子片段。GUS活性检测表明,在pGmrbcS转基因烟草的叶中GUS活性最高,且与pCAMBIA1301转基因烟草叶片中CaMV35S启动子驱使gus基因的表达量相当,而茎、根中GUS活性较低。GUS定量分析表明,T1代转基因烟草光下培养时,3种缺失体启动子叶片中的GUS表达活性均与CaMV35S启动子相当,其中pB活性最高,是CaMV35S启动子活性的1.4倍,pA、pC活性低于pB,分别为pB活性的84%和71%;含pA的转基因烟草于黑暗中萌发的幼苗叶片gus基因不表达,光下萌发幼苗叶片有gus基因表达,而含有pB、pC的转基因烟草,在黑暗和光下萌发的幼苗叶片中均有gus基因表达,且表达量以pB最高。【结论】含有长度为1 089bp(pA)光诱导元件的rbcS基因缺失体启动子具有光诱导和组织特异表达特性,长度为712bp(pB)的缺失体启动子的启动活性最高。     

CaMV35S启动子及其在转基因作物中的应用和检测

花椰菜花叶病毒35S启动子(CaMV35S)是植物基因工程中应用最广泛的启动子之一,它在转基因植物的安全评价及检测研究中具有重要意义。了解CaMV35S启动子的起源及其发展情况,是开展转基因安全评价和检测的前提。文章对CaMV35S启动子的发展历史及其结构、功能作了简要描述,分析总结了CaMV35S启动子在转基因作物中的应用情况和目前对其相应的检测方法。针对目前在转基因作物中检测CaMV35S启动子存在的问题,认为今后转基因相关作物的序列信息及检测数据需要交流和共享,同时各个检测机构或实验室之间需要展开数据共享与共同验证,从而建立针对CaMV35S启动子的相对统一的标准检测方法。     

水稻白化转绿基因gra75的精细定位和生理特性分析

【目的】对水稻白化转绿突变体gra75（green-revertible albino 75）进行基因定位,并对其生理特性进行分析。【方法】利用EMS处理粳稻品种日本晴（Nipponbare）的迟熟突变体10079,从后代中获得一个白化转绿突变体gra75。对该突变体的形态特征、生理特性及主要农艺性状进行观察与分析,并应用（gra75/浙辐802）的F2群体精细定位目标基因,遴选候选基因。【结果】gra75突变体叶片从第4叶开始表现出白化性状,从第8叶开始恢复到正常绿色,之前白化的叶片也会逐渐转为淡绿色,成熟期主要农艺性状与野生型没有明显的差异。突变体苗期白化叶的叶绿素和类胡萝卜素含量显著下降,叶肉细胞中叶绿体数目减少,并且叶绿体形态发育不饱满,类囊体片层、基粒和淀粉粒数目减少。遗传分析表明该性状是由1对隐性核基因控制,该基因位于第6染色体短臂InDel标记HC1和HC2之间,遗传距离分别为0.06 cM和0.6 cM,物理距离为120 kb。对该区域候选基因分析和测序,发现LOC_Os06g07210基因（编码核糖核苷酸还原酶大亚基RNRL1）在编码区第716位碱基C突变成T,导致其编码蛋白第239位的丙氨酸（Ala）突变成缬氨酸（Val）。【结论】gra75突变体基因与已报道的水稻淡绿叶基因V3（Virescent3）为等位基因,但gra75突变体苗期的白化转绿性状能稳定表达,且白化表型对后期的主要农艺性状影响不显著,故该突变基因作为叶色标记基因在水稻遗传育种中具有较大的应用价值。     

烟草和拟南芥表皮毛中特异表达iaaM后的遗传效应

利用色氨酸单加氧酶基因iaaM与拟南芥表皮毛特异表达GL2基因启动子重组后,构建了在植物表皮毛细胞中特异表达iaaM基因的重组基因载体;采用根癌农杆菌叶盘转化法将重组基因转化到烟草WS38(对照)中,筛选和鉴定出了6株转化烟草植株;将该重组基因以根癌农杆菌花序浸渍法转至拟南芥(Colombia ecotype,对照),筛选出9株拟南芥转化植株,并对稳定转化的转基因植株表皮毛进行观察。结果表明:转基因烟草表皮毛较对照植株显著增长,其长度最长为对照的2.2倍,但转基因拟南芥表皮毛长度与对照间无显著差异。对烟草幼叶进行生长素浓度检测,转iaaM基因烟草吲哚乙酸含量显著提高,说明iaaM在烟草表皮毛细胞中表达,使其合成和积累更多的生长素;转基因拟南芥和烟草表皮毛密度均较对照显著增加,证明植物表皮毛发育模式中GL2表达的特异性受细胞内生长素的影响。     

不同启动子在水稻悬浮细胞中诱导外源基因的表达

为进一步提高外源基因在水稻悬浮细胞中的表达水平,以花椰菜花叶病毒(Ca MV)35S启动子为对照,克隆了玉米泛素蛋白启动子(Ubi)、水稻肌动蛋白启动子(Actin)以及水稻Oscc1启动子,以GFP为报告基因,通过启动子串联的方式,构建了10个植物表达载体:p CAMBIA 1304 35S-GFP、Ubi-GFP、Actin-GFP、Oscc1-GFP、35S/Ubi-GFP、35S/Actin-GFP、35S/Oscc1-GFP、Ubi/Actin-GFP、Ubi/Oscc1-GFP、Actin/Oscc1-GFP,采用根瘤农杆菌介导的方法,将表达载体导入日本晴胚性愈伤,经悬浮培养分别获得转基因的悬浮细胞系,利用荧光显微镜、酶标仪检测GFP荧光强度,用Western blot检测GFP蛋白质的表达水平。结果发现串联启动子明显强于单个启动子驱动的GFP蛋白质表达水平。在10个表达载体中,35S/Ubi、Ubi/Actin和Ubi/Oscc1是3种优化的启动子组合,其中Ubi/Oscc1串联启动子驱动GFP的表达水平最高,约为对照35S启动子的3倍。     

巨桉EgrCIN1响应非生物逆境的分析

【目的】对巨桉Eucalyptus grandis中特有的低温响应基因EgrCIN1 (Eucgr.B02882)序列及其表达特征进行分析,并探索其在植物低温响应中发挥的功能,以丰富桉树抗寒基因资源。【方法】利用生物信息学手段分析EgrCIN1基因、蛋白序列的特征和启动子上的顺式作用元件信息;采用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)技术分析EgrCIN1在巨桉不同组织及4℃不同时间、干旱、 300 mmol·L1-氯化钠(NaCl)、 100μmol·L^-1脱落酸(ABA)和100μmol·L^-1茉莉酸甲酯(MeJA)处理下植株叶片中的表达特征;通过EgrCIN1::GFP载体瞬时转化烟草Nicotiana tabacum进行亚细胞定位;并构建CaMV35S启动子驱动的过表达载体异源转化拟南芥Arabidopsis thaliana,获得3个转基因纯合株系后,对其进行-6℃低温、0.5μmol·L^-1ABA等逆境处理,分析EgrCIN1在低温胁迫响应中发挥的功能。【结果】EgrCIN1是巨桉中特有的基因,不含内含子,没...