大豆种子特异性启动子的克隆及功能分析

【目的】从大豆中克隆得到β-伴球蛋白α亚基基因的启动子序列7αP,并对其进行功能分析。【方法】利用PCR技术从大豆基因组DNA中分离β-伴球蛋白α亚基基因启动子序列7αP,将其与GUS基因融合,构建种子特异性表达载体p7αP-GUS,通过根癌农杆菌介导法转化烟草(Nicotiana tabacum)NC89,对再生植株进行PCR、Southern blot检测和GUS组织化学分析。【结果】序列分析表明,7αP长度为1 382 bp,其中含有多种种子特异性启动子的序列元件,如RY重复序列元件、E-box、SEF1-motif、SEF4-motif(、CA)n、Dc3启动子结合因子和ACGT序列元件及一些诱导物应答元件。转基因植株的PCR和Southern blot结果显示,成功地获得了转基因阳性植株;GUS活性检测表明,仅能在种子中检测到GUS活性,而在根、茎和叶等其他组织中均未检测到GUS活性。【结论】大豆β-伴球蛋白α亚基基因上游1 382 bp片段具有种子特异性启动子功能,7αP为种子特异性启动子。     

种子特异性启动子研究进展

启动子是基因表达的重要顺式作用元件,该文主要围绕植物启动子的研究方法、种子特异性启动子的类型及顺式作用元件的特点进行综述,并对该领域的发展趋势进行展望。     

棉花种子特异性启动子的克隆及序列分析

启动子是基因表达的重要顺式调控元件,在基因工程中,种子特异性启动子可以调控外源基因在种子中特异表达,提高表达效率,增强转基因的效果。本试验根据棉花LEA蛋白D34基因序列设计引物,以海岛棉基因组DNA为模板,通过touch down PCR技术,获得D34基因的种子特异性启动子片段。测序结果表明该片段长1 384 bp,与已发表的D34基因序列相似度为94.87%。该片段除了含有启动子的基本元件TATA框、CAAT框外,还含有种子特异性启动子元件E-box、G-box、B-box、AACA基序等。此外,对其顺式元件做了生物学功能分析。     

大豆豆荚特异性启动子的克隆及功能分析

【目的】克隆大豆豆荚特异性启动子,并对其进行功能分析,为研究抗病虫基因在大豆荚中的特异性表达奠定基础。【方法】利用PCR技术克隆得到豆荚特异性启动子(Pod Specific Promoter,PSP)的核心序列,用PSP序列取代质粒pBI121中的CaMV 35S启动子,构建与GUS基因融合的豆荚特异性报告载体pPSP-GUS,通过农杆菌介导法转化烟草"NC89",对转基因植株进行分子生物学检测,将鉴定为阳性的植株经GUS组织化学染色,验证PSP片段的功能。【结果】所获得的豆荚特异性启动子PSP大小为1 270bp,与已报道序列的同源性为98%,具有多种典型的启动子表达调控元件,如A/T-rich core、CAATBOX、TATABOX、GATABOX等。将pPSP-GUS质粒转化烟草后,经PCR和Southern blot检测结果显示,成功获得了转基因阳性烟草植株。GUS活性检测结果显示,在转pPSPGUS质粒的烟草根和叶片中均未检测到GUS活性,在萼片中可检测到低水平的GUS活性;而在花荚中可检测到高水平的GUS活性,且明显高于转pBI121质粒的对照植株。【结论】克隆得到的豆荚特异性启动子PSP片段具有启动基因在豆荚中特异性表达的功能。     

种子特异性启动子的研究进展

启动子是基因表达的重要顺式调控元件。对植物基因启动子的核心结构与功能、种子特异性启动子的结构特点、植物基因启动子克隆的方法、已经克隆的种子特异启动子及存在的问题进行了综述,并对该领域的发展趋势进行了展望。     

豆荚特异性启动子Pmsg的克隆及抗大豆食心虫植物表达载体的构建

植物基因工程载体构建时,一般采用组成型启动子,因涉及转基因食品安全性问题,在社会上引起争议。采用组织特异性启动子代替组成型启动子,既可调控下游基因的表达又能解决转基因食品安全性问题。采用同源克隆方法从栽培大豆绥农14中克隆了2 278 bp的豆荚特异性启动子Pmsg,与GenBank上的大豆msg基因启动子序列相似性为99%。构建了由启动子Pmsg调控经人工改造、具有抗大豆食心虫功能的基因(Cry1Iem)的表达载体pBMBt,以及由种子特异性启动子PGy2调控Cry1Iem基因的表达载体pBGBt,为抗大豆食心虫基因工程研究奠定了重要基础。     

大豆BBi基因ihpRNA种子特异性表达载体的构建

【目的】构建具有大豆蛋白酶抑制剂BBi基因反向重复结构的ihpRNA种子特异性表达载体,并将其转入根癌农杆菌中,为大豆品质改良奠定基础。【方法】采用PCR技术克隆大豆蛋白酶抑制剂BBi基因的正义和反义片段、大豆种子特异性启动子7αP和作为内含子的GFP基因片段,分别连入克隆载体pMD18-T Vector中。然后根据植物中ihpRNA原理,以植物表达载体pCAMBIA1301为基础,将组成RNAi载体的4个目的片段分别连入其中,然后利用冻融法转化根癌农杆菌,并进行PCR鉴定。【结果】PCR扩增得到组成RNAi载体的4个目的片段,分别构建成重组克隆载体和ihpRNA种子特异性表达载体p7αP-GFP-BBiS,并转化得到含有p7αP-GFP-BBiS的农杆菌EHA101和EHA105。【结论】成功构建了具有BBi基因反向重复结构的ihpRNA种子特异性表达载体p7αP-GFP-BBiS,BBi基因的ihpRNA表达框架成功转入到农杆菌中。     

种子贮藏蛋白的基因启动子及其应用研究概述

在简述种子贮藏蛋白组成的基础上,对醇溶蛋白和谷蛋白等主要谷类种子贮藏蛋白的基因启动子研究进展进行了概述,特别是对调控种子贮藏蛋白基因种子特异性表达的重要顺式作用元件,如AACA基序、GCN4基序和醇溶蛋白框等的结构和功能给予了较详尽的介绍。同时,对种子贮藏蛋白基因启动子在生产目的基因产物、定向改良作物农艺性状等方面的应用进行了综述,并提出了存在的问题与展望。     

大豆根特异性GmPR1-9启动子的鉴定及其在根腐病抗性中的应用

【目的】 鉴定大豆根特异性启动子及其最小调控片段,并利用启动子工程技术构建时空特异人工启动子并评价其在根腐病抗性中的应用价值,为大豆抗疫霉根腐病的遗传改良提供遗传元件。【方法】 通过分析大豆根、茎和叶片转录组数据,筛选在根中特异高水平表达的基因,克隆获得其启动子序列。根据顺式元件的分布位置构建截短载体,并驱动GUS报告基因在大豆发状根组织中超表达,筛选控制根特异性表达的核心片段。将获得的核心启动子片段与疫霉菌诱导启动子元件p4XD串联构建人工启动子驱动疫霉抗性相关基因GmNDR1在大豆发状根中超表达,分析转基因组织对疫霉菌抗性水平及目的基因在病原菌侵染过程中的表达水平。利用转基因本氏烟草从整株水平评价转基因材料对疫霉菌的抗性水平。【结果】 通过筛选发现6个大豆根特异性表达的PR1同源基因,其中,pGmPR1-9具有最高的启动子表达活性。PLACE在线预测发现其启动子区域含有大量的根特异表达相关顺式元件。对pGmPR1-9启动子进行截短试验,发现5′端截短片段L1、L2、L3、L4和L5均具有启动GUS表达活性,长度为166 bp的L5（-166—-1）片段具有全长启动子80%的活性,并可驱动GUS在转基因烟草根中特异表达;3个3′端截短片段R1、R2、R3和1个双端截短片段M1几乎检测不到GUS酶活性。p4XD-L5融合片段驱动GmNDR1在大豆发状根中超表达后可显著提高大豆发状根对疫霉菌的抗性,超表达发状根接种病原菌后发病程度和病斑长度显著低于对照,疫霉菌丝积累量在接种48 h时减少66.5%。GmNDR1在超表达组织中始终维持在高表达水平,在接种前,表达量是对照组织的39.2倍,接种后,表达量受疫霉菌侵染诱导进一步上调,并在36 h达到最高。GmNDR1在p4XD-L5::NDR1转基因本氏烟草根中的表达量显著高于茎和叶片,表现出明显的根部表达偏好性。超表达株系接种辣椒疫霉菌15 d后的株高、根长和鲜重显著高于对照,同时叶片萎蔫率和病斑长度显著低于对照植株。【结论】 鉴定获得一个大豆根特异性表达启动子及其核心序列,融合诱导性和组织特异性启动子核心元件的人工启动子p4XD-L5驱动抗性基因GmNDR1超表达,可显著增强转基因大豆发状根和本氏烟草对疫霉菌的抗病性。     

烟草根特异性启动子TobRB7的分离及克隆

从烟草品种“NC89”中提取总DNA,设计特异性引物,用PCR方法分离得到长度为670bp左右的烟草根特异性启动子TobRB7基因,井插入克隆载体pMD18-Tvector,为构建高效的植物表达载体奠定基础。     

Isolation and Structural Analysis of the Seed-Specific Promoter from Soybean

The promoter region (BCSP666) of β-conglycinin α-subunit gene from the genomic DNA of soybean Jilin 43 was isolated by PCR method. Sequencing analysis showed that the cloned fragment BCSP666 had the similar structure to the soybean seed-specific promoter β-conglycinin α'-subunit gene promoter and β-conglycinin β-subunit gene promoter, and it also contains many motifs that contribute to the seed-specific promoter activity. Based on this sequencing analysis, we deduced that promoter fragment BCSP666 had the seed-sepecific promoter activity. And then we constructed the seedspecific expression vector pBMI666 with the promoter fragment BCSP666 and △6-fatty acid desaturase gene from Mortierella isabellina. The △6-fatty acid desaturase is the rate-limiting enzyme of the desaturation of linoleic acid in the production of a human essential fatty acid, γ-linolenic acid(GLA). The production of γ-linolenic acid(GLA) was observed in soybean callus cells, which were transformed with this vector. This confirmed the activity of the activity fragment BCSP666.     

Isolation and Characterization of Ell Gene Promoter from Tomato

A fragment of 2000 bp upstream sequence of Ell clone was amplified from genomic DNA of the tomato cultivar Zhongshu- 5. Sequence analysis showed that the upstream contains the regulatory elements： TATA box （-29 - -22）, CAAT box （-193 - -189）, wound, and drought response elements. Expression vectors of Ell promoter gus fusion were constructed with the promoters of 1 200 and 2 000 bp regions, respectively. Transgenic tomato plants were obtained through Agrobacteriummediated transformation. Histochemical analysis of GUS activity in various tissues showed that the two promoters were able to direct fruit-specific gene expression. The expression driven by promoter of 2 000 bp upstream fragment could increase GUS activity with the maturation of tomato fruits. The promoter of -1 200 bp fragment could direct gus gene expression in fruits with the inductions of drought and wounding. The regulatory region for fruit-specificity was probably located in the region of 1 200 bp of 5′-flanking sequence and some positive regulatory elements or enhancers may exist in the region from -1 200 to -2000 bp.     

Isolation and Characterization of E11 Gene Promoter from Tomato

A fragment of 2 000 bp upstream sequence of E11 clone was amplified from genomic DNA of the tomato cultivar Zhongshu5. Sequence analysis showed that the upstream contains the regulatory elements: TATA box (-29 - -22), CAAT box (-193- -189), wound, and drought response elements. Expression vectors of E11 promoter gus fusion were constructed with the promoters of 1 200 and 2 000 bp regions, respectively. Transgenic tomato plants were obtained through Agrobacteriummediated transformation. Histochemical analysis of GUS activity in various tissues showed that the two promoters were able to direct fruit-specific gene expression. The expression driven by promoter of 2 000 bp upstream fragment could increase GUS activity with the maturation of tomato fruits. The promoter of -1 200 bp fragment could direct gus gene expression in fruits with the inductions of drought and wounding. The regulatory region for fruit-specificity was probably located in the region of 1200 bp of 5'-flanking sequence and some positive regulatory elements or enhancers may exist in the region from -1200 to -2000 bp.     

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。     

大豆豆渣中大豆异黄酮的提取工艺研究

以乙醇为溶剂,以大豆豆渣为原料,研究了大豆异黄酮的提取工艺。结果表明,乙醇浓度、温度、时间、料液比对大豆豆渣中大豆异黄酮的提取均产生不同程度的影响,其中乙醇浓度对大豆异黄酮提取量的影响最大,提取时间对大豆异黄酮提取量的影响最小。通过正交试验得出从大豆豆渣中提取大豆异黄酮的最佳工艺条件为乙醇浓度80%,温度70℃,时间3 h、料液比1∶12,在此条件下异黄酮的提取量为8.95 mg/10 g。     

妃子笑荔枝LcSAI启动子的克隆及其生物信息学分析

[目的]酸性转化酶在荔枝糖代谢中具有重要作用,克隆和分析荔枝酸性转化酶基因(LcSAI)启动子,以期为LcSAI调控荔枝糖代谢的功能研究提供理论依据.[方法]以妃子笑荔枝果肉为材料,根据荔枝基因组序列信息,克隆LcSAI上游约1500bp的启动子序列,并利用生物信息学工具对启动子序列中的转录起始位点、顺式作用元件及Cp...     

连作大豆土壤病原菌的分离及其致病性的研究

在微生物３大类群中,细菌总数在整个大豆生育期内占绝对优势,重茬低于正茬,花期、结荚期尤为明显;放线菌数量总体变幅不大,花期、成熟期重茬高于正茬,而苗期则相反;真菌数量变化很大,重茬高于正茬,花期最为显著。在连作大豆根际土壤中,有益真菌减少,有害真菌增加。将真菌优势菌群中的尖镰孢菌、半裸镰孢菌和粉红粘帚菌回接大豆,均产生不同程度的致病性,导致大豆根腐病的发生,花期前后（３８～５０ｄ）病症明显。３菌株毒素粗提物对大豆毒害性试验结果表明：大豆发芽率显著降低,植株生长受阻。     

大豆及3种豆制品中大豆异黄酮组分的含量研究

[目的]建立高效液相色谱法测定大豆及3种豆制品中大豆异黄酮组分和含量的方法,研究其大豆异黄酮组分的差异。[方法]将供试样品用80%甲醇溶解提取,净化后用Wonda Sil C_(18)WR(4.6×250 mm,5μm)色谱柱分离,以乙腈和磷酸水溶液(p H 3.0)作为流动相,流速1 m L/min,柱温为40℃,用二极管阵列检测器在波长260 nm检测大豆异黄酮组分,用外标法进行定量。[结果]大豆及3种豆制品中大豆异黄酮的含量,大豆最高,其次是豆芽、豆腐、豆浆。供试样品的大豆异黄酮组分中大豆苷相关系数为0.997 2,黄豆黄苷相关系数为0.999 6,大豆苷元相关系数为0.994 7,黄豆黄素相关系数为0.999 1,染料木素相关系数为0.994 2,平行测定结果之差均低于算术平均值的10%。[结论]高效液相色谱法可用于豆制品中大豆异黄酮组分和含量检测。