葡萄VvAGL17.2启动子活性与GA_3和低温胁迫的调节作用关系

应用PCR技术从葡萄品种黑比诺基因组中克隆到葡萄启动子,并命名为VvAGL17.2。本试验利用启动子VvAGL17.2构建报告基因GUS的植物表达载体,利用农杆菌浸染法转化植物,获得转基因拟南芥和烟草,从而研究该启动子在拟南芥和烟草中的表达活性及对低温胁迫和赤霉素处理的响应方式。结果表明,在苗龄9 d的转基因拟南芥植株中,赤霉素(GA_3)处理上调了莲座叶中VvAGL17.2启动子的活性,而低温处理下调了莲座叶中VvAGL17.2启动子的活性。对瞬时转化的烟草叶片进行GUS染色表明,该启动子具有启动活性,且GA_3处理下增强了该启动子的表达活性,而低温处理下减弱了VvAGL17.2启动子活性。由此表明,VvAGL17.2是一个受低温抑制表达、受赤霉素诱导表达的启动子,可应用于植物抗逆基因研究或抗逆基因工程育种。     

白桦BpMADS3 基因的功能分析

利用RT鄄PCR 技术,揭示了BpMADS3 基因在白桦不同组织中的差异表达模式:BpMADS3 基因仅在花器官中 强烈表达,在茎、叶组织中不表达。采用染色体步移法克隆BpMADS3 基因上游启动子,获得1 426 bp 长度启动子序 列,构建BpMADS3 基因启动子驱动GUS 基因植物表达载体,在拟南芥转基因植株中GUS 染色表明,GUS 活性集中 在萼片和心皮中。在拟南芥ap1 突变体中过量表达BpMADS3 基因,能恢复拟南芥ap1 突变体花器官的正常发育。 BpMADS3 基因转化烟草发现,转基因植株出现早花表型,且转基因烟草植株中相关开花基因表达水平均上调。      

拟南芥2-甲基-6-叶绿基-1,4-苯醌甲基转移酶启动子在转基因烟草中的表达特性分析

通过对报告基因GUS产物的分析进行了拟南芥2-甲基-6-叶绿基-1,4-苯醌甲基转移酶(MPBQMT)启动子在转基因烟草中的表达特性的初步研究。构建含该启动子和GUS报告基因的植物表达载体,通过农杆菌介导转化烟草,对转基因烟草进行GUS组织化学染色和GUS荧光定量分析该启动子表达特性。GUS在转基因烟草的根和种子中基本不表达,茎上有一定表达,叶上表达量最高,约是茎的4.7～10.9倍。结果表明MPBQMT基因启动子主要在烟草绿色组织中特异性高表达。     

橡胶树HbHMGS1启动子对光照、干旱及热击处理的表达响应

克隆了橡胶树HbHMGS1基因上游长1 656 bp的启动子序列及其一系列5′缺失片段,并利用PlantCARE启动子预测软件对其进行分析,同时,以GUS基因作为报告基因,构建植物缺失表达载体并通过农杆菌介导的方法转化烟草和拟南芥,并对GUS蛋白的表达活性进行定性及定量检测分析。结果表明:该启动子能够在烟草叶片和T2代转基因拟南芥植株幼苗时期及成熟期不同组织器官中驱动下游GUS基因的表达,且叶片染色呈现明显的蓝色。将包含有HbHMGS1启动子的转基因拟南芥苗进行光周期处理发现,GUS蛋白活性在光照96 h处理时瞬间增大到处理72 h时的3.2倍,黑暗条件下处理72,96 h后叶片GUS活性也显著增加,分别是处理48 h时GUS活性的1.38和2.13倍。通过定量检测HbHMGS1启动子及其各缺失启动子响应热击及干旱处理的GUS蛋白活性发现,-699到起始密码子-1处的699 bp序列可能是主要的热击响应区域;干旱响应区域则主要位于-213到起始密码子-1处的213 bp序列中。结果表明,HbHMGS1启动子在调控HbHMGS1基因响应光照、热击及干旱诱导表达方面起到重要作用。     

葡萄SCARECROW Like 14-Like基因的表达特征及胁迫响应研究

为探索外源赤霉素(GA3)介导的无核葡萄果实膨大过程中的信号途径的调控基因,寻找验证主要调控元件,本研究以欧亚种无核葡萄品种‘无核白鸡心’(Vitis vinifera L.cv.Centennial Seedless)为材料,通过半定量RT-PCR技术分析属于GRAS基因家族的SCARECROW Like 14-Like(VvSCL14-Like)基因在葡萄不同组织器官和果实发育期的表达。通过启动子克隆、生物信息学分析、promoter∷GUS融合基因和GUS组织染色法对该基因的表达特征进行了研究。半定量RT-PCR结果表明,VvSCL14-Like基因主要在休眠芽中表达,在果实发育过程中无表达。利用GA3对葡萄幼果进行膨大处理,处理后1、3和7d的果实转录组结果表明VvSCL14-Like的转录水平无差异。对VvSCL14-Like启动子进行生物信息学分析,发现多个响应外源激素和逆境胁迫的作用元件。VvSCL14-Like启动子驱动的GUS基因,只在拟南芥萌发初期下胚轴处表达。以GA3和NaCl分别处理阳性拟南芥幼苗,48h后GUS基因均在叶柄和叶脉表达。干旱胁迫处理阳性拟南芥幼苗,15d后GUS基因只发现在根部表达。研究结果表明:VvSCL14-Like基因的表达具有组织特异性,参与外源赤霉素(GA3)和非生物胁迫响应过程,但不是外源赤霉素(GA3)介导的无核葡萄果实膨大过程的主要调控元件。     

葡萄VvSCL9基因和启动子的克隆及初步研究

以欧亚种无核葡萄品种‘无核白鸡心’(Vitisvinifera L.cv.Centennial Seedless)为材料,通过半定量RTPCR比较了VvSCL9基因在葡萄不同组织器官中的表达,利用转录组分析探索了葡萄果实中VvSCL9对外源赤霉素(GA3)处理的响应。通过全基因序列和启动子克隆、启动子生物信息学分析及转基因验证进一步研究了VvSCL9的表达特征及对不同胁迫的响应。结果表明,VvSCL9在葡萄梢尖、幼叶、成叶、老叶和花序等组织器官中均有表达,参与葡萄果实第一快速生长期的发育,但对外源GA3处理无显著响应。对克隆得到的VvSCL9启动子进行生物信息学分析,发现多个激素和逆境胁迫响应的作用元件。以GA3处理超表达VvSCL9的转基因烟草种子,转基因烟草种子的萌发率在前期低于对照。转基因烟草组培苗对100mmol/L NaCl的耐受性高于对照。研究表明,VvSCL9基因参与葡萄的营养生长和生殖生长,能够提高植物耐盐性,在一定程度上影响植物外源GA3的敏感性,但可能不是外源赤霉素(GA3)介导的无核葡萄果实膨大过程的主要调控元件。     

低温胁迫对赤霉素代谢的调控研究

通过4℃处理,对模式植物拟南芥与烟草赤霉素(GA)代谢相关基因的表达进行了分析,结果表明:低温胁迫 抑制赤霉素前体GGPP 合成通路众多基因的表达,而促进催化GA 失活酶编码基因及赤霉素受体基因的表达。通 过对超表达PtGA20ox、PtGA2ox1 及AtCBF1 的转基因烟草及4℃处理野生型烟草植株GA1 含量及代谢相关基因的 表达分析表明,低温胁迫下,GGPP 合成与GA 失活酶编码基因的表达属于主动调控,低温响应通路中关键因子 CBF1 可能参与了此调控过程,而赤霉素受体基因表达受到了低水平GA 的反馈调控。该研究揭示低温胁迫下生长 延滞可能是植物主动响应环境变化的过程,通过抑制前体积累及加速失活而降低GA 水平可能在植物适应低温胁 迫过程中发挥着重要作用。      

百合花药和雌蕊特异启动子功能分析

【目的】从"索邦"百合(Lilium orential"Sorbonne")中克隆查尔酮合成酶基因启动子相似序列PCHS2,并对其进行表达模式分析。【方法】从"索邦"百合中PCR扩增PCHS2启动子序列,与GUS报告基因融合,构建植物表达载体,通过农杆菌介导法转化模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana var.Columbia)和矮牵牛(Petuniahybrida "Dreams Midnight"),抗性筛选和PCR检测鉴定转基因植株,GUS组织化学检测分析启动子在转基因植株中的表达模式。【结果】转基因拟南芥和矮牵牛的抗性筛选和PCR检测结果显示,成功地获得了转基因阳性植株。GUS活性分析表明,在PCHS2的驱动下,仅能在花药和雌蕊中检测到GUS活性,茎、叶和其他花组织中都没有发现GUS活性的表达。【结论】PCHS2启动子具有花药专一性。     

1个烟草糖基转移酶启动子在拟南芥中的表达

从烟草中克隆到1个受甲基茉莉酸和水杨酸双重诱导的糖基转移酶基因GT-MS,将其翻译起始位点5'上游800+1启动子序列取代pCAMBIAl301质粒的35S启动子,构建GT-MS启动子与Gus基因融合的植物表达载体,采用花序浸染法转化拟南芥,得到阳性植株.对转基因植株进行组织化学染色,结果表明,GT-MS启动子在拟南芥不同生长发育时期及不同器官均有表达,但主要是在维管组织表达,且韧皮部的表达高于木质部.MeJA和SA诱导后GUS活性增强,Gus基因RNA表达量成倍增加.表明GT-MS启动子与在烟草中相似,在拟南芥中也受MeJA和SA诱导.     

葡萄VvAGL11和VvAGL15基因的鉴定及其在赤霉素诱导葡萄无核果实发育过程中的作用

[目的]本文旨在研究VvAGL11和VvAGL15在应答赤霉素(GA3)信号诱导葡萄无核果实发育过程中的作用。[方法]以‘巨峰’葡萄为试材,鉴定了VvAGL11和VvAGL15的c DNA全长序列,并通过分析基因的启动子顺式作用元件预测其潜在功能,同时运用RT-qPCR方法检测对照和GA3处理组葡萄VvAGL11和VvAGL15的时空表达水平。[结果]GA3处理能够诱导葡萄果实无核化,使葡萄果粒和果穗显著伸长,穗轴增粗。同时,鉴定到VvAGL11(MG581423)和VvAGL15(MG581424)的c DNA全长序列。VvAGL11和VvAGL15蛋白序列与可可和棉花的亲缘关系较近;二者均含有MADS-MEF2-like和K-box家族保守结构域,属于MADS-box转录因子家族;其主要二级结构元件为α-螺旋和无规则卷曲,且主要定位于细胞核中,蛋白结构具有保守性。启动子顺式作用元件分析显示:二者均含有响应赤霉素和胚乳发育相关的motifs。RT-qPCR分析显示,在果实硬核期和转色期的种子中,VvAGL11和VvAGL15的表达量较高,而GA3处理能够显著抑制其在种子中的表达。[结论]鉴定到MADS-box基因家族中的2个成员,分别为VvAGL11和VvAGL15。GA3处理可抑制VvAGL11和VvAGL15在种子区的表达,影响种胚的正常发育,从而形成无核果实。     

大豆紫色酸性磷酸酶基因GmPAP4启动子结构与活性分析

【目的】克隆GmPAP4启动子(PAP4-pro),并分析其表达特性,为进一步研究其作用机制奠定基础。【方法】依据GmPAP4 c DNA序列(Gen Bank No.HQ162477),通过比对大豆参考基因组,设计特异引物,克隆GmPAP4启动子序列,通过PLACE与Plant CARE在线生物信息学数据库预测该启动子相关调控元件。构建GmPAP4启动子驱动GUS表达载体(PAP4-pro-GUS)并转化根癌农杆菌GV3101;通过Floral dip法将PAP4-pro-GUS转化拟南芥,利用卡那霉素(Kan)抗性筛选和特异引物的PCR鉴定,最终获得T3转基因拟南芥。通过对T_3转基因拟南芥不同组织GUS染色,分析启动子的组织表达特性,将T3转基因拟南芥通过适磷和植酸磷处理,20 d后,取其根部进行GUS活性和表达分析,研究启动子对不同磷环境的响应。【结果】克隆了GmPAP4上游启动子序列,通过PLACE与Plant CARE在线生物信息学数据库预测显示,GmPAP4启动子除含有启动子核心的调控元件外,还含有(1)组织特异调控元件:as1(根系特异表达调控元件)和Skn-1_motif(胚乳特异表达调控元件);(2)应答元件:TC-rich repeats(逆境胁迫反应调控元件)和Box-W3(真菌应答相关调控元件);(3)结合位点:MBS(MYB转录因子的结合位点)等。不同组织GUS染色结果显示,转基因拟南芥整个根系GUS染色较深,茎、叶中仅微管组织有较明显GUS染色,花瓣微管组织中也能观察到微弱GUS染色。定量PCR结果显示,植酸磷处理条件下转基因拟南芥根系GUS表达比适磷处理提高了1.3倍(P0.05);同时GUS活性测定显示,与适磷处理相比,植酸磷处理条件下转基因拟南芥根系GUS活性提高了1.9倍(P0.05)。【结论】获得大豆GmPAP4启动子,通过不同组织GUS染色和不同磷环境GUS表达分析显示该启动子主要在根部且受低磷信号诱导表达,为诱导型启动子。     

拟南芥AtRD29a启动子在烟草中的表达特性

将低温诱导启动子AtRD29a控制的GUS基因转入烟草,通过GUS活性组织染色,分析拟南芥AtRD29a启动子在烟草植株中的表达特性;结果表明:外源基因已经整合到烟草基因组中,并且AtRD29a启动子在烟草中同在拟南芥中一样,不具有组织表达特异性,而是低温诱导型启动子;它在25 ℃常温下不表达,10 ℃左右为诱导临界温度,4 ℃左右稳定和高效表达.     

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。     

甘蓝SLR1启动子在烟草及芥菜中的表达分析

为研究甘蓝SLR1启动子在异源植物中的表达特点,将GUS报告基因在1.5kb长的SLR1启动子驱动下,通过农杆菌介导法分别导入烟草和芥菜.转基因植株经PCR鉴定显示GUS报告基因已经整合到烟草和芥菜基因组中.转基因植株开花后花器官组织的GUS化学染色分析结果显示SLR1启动子主要在烟草和芥菜开花前2天至开花后的柱头中大量表达,部分转基因烟草植株开花后的花冠,转基因芥菜植株花萼、花瓣及花丝中也有明显的表达,但在两种转基因植株花粉中均未检测到GUS表达活性,显示甘蓝SLR1启动子在异源植物中不是一个严谨的柱头特异启动子.     

一个烟草葡糖基转移酶基因启动子的克隆与诱导表达

利用笔者所在的实验室从烟草中克隆的一个葡糖基转移酶基因(GT-like),通过PCR扩增得到该基因开放阅读框5′端-1150~0上游调控区。序列分析表明该启动子序列含有多个基因表达调控元件。将GT-like基因启动子与gus报告基因连接,构建植物表达载体pGT-gus,经根癌农杆菌介导法转化W38型烟草。转基因烟草植株GUS组织化学染色结果表明:该基因上游-1150~0序列具有启动子活性,能启动gus基因在烟草叶片中表达,而在根中的表达受时间和环境影响。GUS诱导活性的定量分析结果表明,该启动子的表达不但受甲基茉莉酸的强烈诱导,而且也受水杨酸的强烈诱导。对这一启动子的诱导表达机理的分析将有助于进一步研究甲基茉莉酸和水杨酸之间拮抗作用的相互关系。     

拟南芥AtNUDT2启动子的分离及其功能分析

根据已发表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AtNUDT2上游非编码区,并将其与pBAR－GUS3相连,构建了植物表达载体pNUD12P－GUS,采用以农杆菌GV3101介导的渗透法转化野生型拟南芥,通过除草剂筛选获得了一批抗性纯合子转基因植株。然后对转基因植株（2周幼苗）进行GUS活性的组织化学染色分析,并对3．5～4周的转基因植株叶片进行病原菌诱导表达分析。结果表明,已获得AtNUDT2启动子,且该启动子为组成型表达启动子;病原菌Pst．DC3000及风t．DC3000 AvrB对该启动子没有诱导作用。     

毛果杨富含谷氨酸蛋白PtrGARP1基因启动子特性

为了研究PtrGARP1与杨树木质化生长的相关性,明确木材发育及形成的分子机制,以毛果杨幼树为材料,提取各组织的cDNA进行PCR扩增,并构建植物表达载体在模式植物拟南芥中进行PtrGARP1组织表达分析。结果显示,PtrGARP1基因在毛果杨木质化组织内高丰度表达,且表达水平与幼茎木质化程度同步增加;用Gateway技术构建该基因启动子融合报告基因GUS的ProPtrGARP1::GUS植物表达载体,转化野生型拟南芥获得5个稳定表达的转基因株系;GUS活性染色分析显示,PtrGARP1基因启动子活性集中在转基因植株发达的维管组织内。这个结果暗示着PtrGARP1与杨树木质化生长相关,可能参与木材发育及形成。     

陆地棉叶片特异性表达启动子的克隆与表达分析

【目的】本研究旨在获得叶片特异表达启动子的全长并进行表达分析,为抗逆转基因育种提供重要顺式作用元件。【方法】通过基因芯片及RT-PCR筛选鉴定出1个高活性的棉花叶片特异性表达基因,通过电子克隆及PCR获得了该基因全长,并通过染色体步移法(Genome walking)经过3次步移成功获得翻译起始位点上游2kb左右的DNA片段,将其命名为叶片特异性表达启动子LSP(leaf specific promoter)。【结果】生物信息学分析表明,该序列含有启动子的基本元件TATA-box、CAAT-box及多个顺势作用元件。通过构建该启动子驱动GUS的植物表达载体p Ghlsp∷GUS,并经农杆菌花絮侵染法转化拟南芥,对转基因拟南芥进行GUS组织化学染色观察,结果显示该基因主要在叶片中特异性表达,而根部以及茎部几乎不表达。【结论】LSP是一个全新的叶片特异性表达启动子,为研究外源基因在棉花叶片中的定位表达奠定基础。基因工程中利用此类启动子可以在改良棉花性状的同时减少对棉花生理方面的副作用,在棉花抗逆转基因育种方面有广泛的应用前景。     

玉米根部特异性启动子的克隆及功能分析

【目的】从玉米幼根基因组DNA中克隆β-葡萄糖苷酶基因根部特异性启动子序列ZmGLU1P,并对其功能进行分析。【方法】利用PCR技术从玉米品种P138幼根基因组DNA中克隆玉米根部特异性启动子片段ZmGLU1P,将其与GUS基因融合,构建植物表达载体pCAMBIA121-ZmGLU1P,转化到EHA105根癌农杆菌中,通过根癌农杆菌介导法转化烟草NC89,对转化烟草植株进行PCR和Southern杂交检测。采集PCR和Southern杂交检测为阳性的转基因烟草的根、茎、叶,进行GUS活性的组织染色检测。【结果】克隆获得了ZmGLU1P片段,其长度为1 846 bp,与已报道的序列同源性达99%以上。转基因烟草植株的PCR和Southern杂交结果显示,成功地获得了转基因阳性植株;GUS活性检测表明,根中GUS活性最强,而在茎和叶等组织中GUS活性甚微,表明ZmGLU1P片段具有根部特异性启动子功能。【结论】玉米β-葡萄糖苷酶基因上游1 846 bp的片段ZmGLU1P具有根部特异性启动子功能,为根部特异性启动子。     

SV40启动子在烟草体内的驱动特性研究

根据SV40启动子序列设计引物,PCR扩增该启动子后,成功构建了具有SV40启动子和GUS报告基因的植物表达载体pLpPSG,并将重组质粒转化到烟草叶片中.通过SV40启动子驱动的GUS基因在烟草叶片内的瞬时性表达,研究了该启动子在植物基因表达中的驱动特性.结果表明:SV40启动子可启动GUS基因在烟草体内的表达,其提高基因表达水平达到2×35S启动子的(88.5±19.2)%.