罗非鱼β-肌动蛋白基因启动子的分离及其启动子活性的初步检测

采用高保真PCR技术从尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）基因组中分离了β-肌动蛋白（β-actin）基因片段（GenBank登录号：EF026001）。序列分析显示该片段包括长为1643bpβ-actin基因5＇端侧翼区的启动调控区和90bp的部分转录区序列。启动调控区包括一段长为108bpβ-actin基因上游调控序列、β-actin基因不翻译的第1个外显子和第1个内含子。上游调控序列中含有与转录活性密切相关的作用元件：CAAT box,TATA box和CArG box,分别位于转录起始位点上游的-92、-29和-62处。将尼罗罗非鱼β-actin基因的启动调控区定向克隆到不含启动子的红色荧光表达载体pDsRed2-1中,构建了重组荧光表达载体。重组载体经EcoRⅠ线性化后,采用显微注射技术将其注射到唐鱼（Tanichthys albonubes）的受精卵中,利用荧光显微镜观察外源基因增强型红色荧光蛋白基因（DsRed2）在唐鱼中的表达。结果表明,在荧光显微镜下以及普通解剖镜下均可观察到红色荧光,说明本实验分离到的罗非鱼β-actin基因启动子序列具有有效的驱动功能。     

拟南芥AtEXP1基因启动子的克隆及转录调控元件分析

为了研究拟南芥扩张蛋白AtEXPA1基因启动子上与转录调控有关的元件,我们通过PCR技术克隆了AtEXPA1基因上游897bp具有启动子活性的序列,再将启动子作不同程度截短,所有片段与GUS基因融合,构建植物表达载体,采用基因枪轰击拟南芥叶片和PEG介导转化烟草原生质体,通过定性和定量检测GUS的活性,发现在靠近翻译起始密码子的上游144bp之间存在增强转录活性的元件。将PEG介导转化的烟草原生质体,分别进行光诱导,冷诱导, 脱落酸（ABA）,盐处理,根据GUS定量检测的结果,推测（1）在AtEXPA1基因启动子上广泛存在与光调控有关的元件,（2） -897～-626 bp之间存在冷负调控元件, （3）-626～-444 bp之间存在与ABA负调控有关的元件,（4）-626～-282 bp之间存在与盐负调控有关的元件。     

尼罗罗非鱼β2m基因的克隆、多态性分析及组织表达特征

β2-微球蛋白(β2-microglobulin,β2m)是主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)Ⅰ分子的亚基之一,与MHC-Ioα链非共价结合构成MHC Ⅰ分子.本实验通过反转录PCR(RT-PCR)和cDNA末端快速扩增技术(rapid-amplification of cDNA ends,RACE)克隆了尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus) β2m基因的全长cDNA序列及基因组序列,并对cDNA多态性、mRNA组织分布及感染链球菌后表达的变化进行了分析.结果共获得尼罗罗非鱼2条β2m基因cDNA,全长分别为900和906 bp.两cDNA均包括351 bp的ORF,共编码116个氨基酸残基,还包含68 bp的5'非编码区(5'-UTR)和486(492) bp的3'-UTR.两条cDNA对应各自不同的基因组序列.基因组序列分析发现,β2m基因含3个外显子和2个内含子.尼罗罗非鱼β2m基因推测氨基酸序列与其他物种的β2m基因相似性在39.20％～89.80％之间.β2m基因cDNA多态性分析表明,尼罗罗非鱼中共有2种不同类型的β2m cDNA,每种类型cDNA又有3种不同的亚型.定量PCR分析表明,β2m基因在尼罗罗非鱼脾脏、心脏和肾脏中表达量最高,鳃与肠中的表达量较高,在皮肤和肌肉中的表达量最低.腹腔注射无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)后,尼罗罗非鱼β2mmRNA表达量在4个所检测组织(鳃,肾脏,心脏和脾脏)中均出现了先上升后下降的变化趋势.本实验结果表明,β2m基因可能参与尼罗罗非鱼的免疫应答,在免疫反应中发挥重要功能.本研究有助于进一步了解尼罗罗非鱼的免疫调节机制和更好地理解鱼β2类m的生理功能.     

猪黑素皮质激素受体-4基因(MC4R)启动子克隆及其分析

本研究旨在对猪黑素皮质激素受体-4基因(MC4R)的转录调控机制进行初步探讨.首先通过PCR方法扩增MC4R基因5’上游启动区l 234 bp(-1 264～-31 bp)的片段,再利用生物信息学方法对这一区域内潜在的转录起始位点进行了预测,最后采用步移缺失获得了11段长度不等的启动子片段,并分别克隆到荧光素酶(LUC)报告基因表达质粒(pGL3-Basic)中.同时,通过双荧光素酶报告活性分析检测MC4R基因启动子区不同长度片段在猪上皮型肾细胞(PK15)中瞬时转染后的活性.结果表明,猪MC4R 5’端-682 bp处存在1个潜在的转录起始位点(TSS),细胞检测结果显示-514～-486bp区域内存在控制MC4R基础转录活性的顺式调控元件,推测该序列内的热休克转录因子(HSF)结合位点可能对MC4R基因的表达调控及功能行使具有重要作用.     

家蚕胞质肌动蛋白基因启动子的克隆及piggyBac转座子表达载体的构建

摘要: 利用PCR方法从家蚕（Bombyx mori）总DNA中克隆到细胞质肌动蛋白基因（cytoplasmic actin）启动子片段，序列分析表明，该片段中含有典型的组成型表达的细胞质肌动蛋白基因A3（BmA3）调控序列：SRE元件（serum response element）和ActE1元件(active element 1)。该序列的核苷酸序列与来自欧洲的一个家蚕品种的序列同源性为94%。通过多次重组，将A3启动子片段(不含信号肽序列)与转座子 piggyBac的转座酶编码区融合构建成辅助质粒；将其(含信号肽序列和部分编码区)与报告基因多管水母绿色荧光蛋白基因gfp融合，插入到人工合成的转座子piggyBac两反向重复末端序列之间，进而构建成基于转座子piggyBac的转基因载体。研究中构建的转座子转基因载体仅6.4 kb，并在两反向重复末端序列之间设计了1个多克隆位点区，便于目的基因的插入。     

加强Psy基因表达和通过RNAi抑制Lcy基因表达的载体构建

通过基因工程手段加强八氢番茄红素合成酶（Psy）基因的表达和通过RNAi抑制番茄红素β-环化酶（Lcy）基因（该基因是调控番茄红素转化为其他类胡萝卜素的主要的基因）的表达是培育高番茄红素品种的重要手段之一。根据GenBank中拟南芥的Psy基因序列（NM-121729），通过聚合酶链式反应（PCR）从拟南芥的cDNA中扩增出了长1296的Psy基因。根据GenBank中番茄的Lcy基因序列（X86452）和Pds启动子序列（U46919）分别设计特异引物从番茄中扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理，将Lcy基因的长302bp的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段插入到抗Kan的pVCT2020的表达载体中，并通过具有果实特异性特点的启动子——八氢番茄红素去饱和酶基因（Pds）启动子控制该干扰片段的表达，同时将Psy基因在Pds启动子调控下插入到同一载体中，从而构建成了能同时加强Psy基因的表达和抑制Lcy基因表达的植物表达载体。     

番茄LeNCED1基因5′-侧翼序列克隆及LeNCED1p:GUS融合基因构建

从番茄基因组中克隆LeNCED1基因5′-侧翼1456 bp调控序列,经生物信息学分析表明,LeNCED1基因上游调控序列中存在响应昼夜节律的顺式作用元件Circadian、光响应元件Box I、逆境胁迫响应元件(TC-rich repeats)、ABA响应元件ABRE等,构建了LeNCED1基因上游调控序列与报告基因GUS融合的植物双元表达载体pLeNCED1p:GUS。     

毛白杨PtSEP3-1基因启动子的克隆分析及其表达载体构建

SEP（SEPALLATA）类基因属于花器官发育ABCDE模型中的E类基因,拟南芥中的研究表明该类基因可能具有控制花器官形态发育以及激活其它类型基因的功能,是一类花发育过程中的关键基因。因此,研究杨树SEP类基因启动子表达特性对于杨树的开花调控研究具有重要意义。本文根据毛白杨SEP3基因和毛果杨基因组序列设计引物,通过PCR获得了PtSEP3-1,基因上游2000bp的序列。序列分析结果表明该序列具有启动子的基本元件TATA—box和CAAT-box,还包含大量光响应元件ACE、BoxI和Box4等,此外还有脱落酸响应元件ABRE,赤霉素响应元件GARE—motif以及胁迫响应元件HSE、TC—richrepeats等。进一步构建了一个以PtSEP3-1启动子驱动GUS基因的植物表达载体pPtSEP3-1,protest,为该启动子的功能鉴定奠定了基础。     

参与逆境应答的小麦RBCS11基因启动子功能分析

光合作用相关的核基因(photosynthesis-associated nuclear genes,PhANGs)可以响应包括光照、干旱、糖以及脱落酸(abscisic acid,ABA)等多种环境信号,目前己发现并报道了多种PhANGs启动子上关于光调控的顺式作用元件,但是关于干旱以及ABA等响应元件仍然缺乏系统性研究.本研究主要对核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶小亚基基因(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit,RBCS)启动子区域响应逆境胁迫的顺式作用元件进行分析.首先从中国春小麦(Triticum aestivum)基因组中分离得到TaRBCS11基因上游1 839 bp的核苷酸序列,对该启动子进行结构分析的结果表明,转录起始位点位于起始密码子上游59 bp;经PlantCARE数据库分析,发现该启动子序列上除大量保守光调控元件外(如Box Ⅰ、G-Box、I-box和GATA-motif等),还包含多种应答干旱、盐及激素等逆境因子的保守顺式作用元件(如MYB结合位点(MYB binding site,MBS)、CCAAT-box、乙烯响应元件(ethylene-responsive element,ERE)和赤霉素应答元件(gibberellin-responsive element,GARE-motif)等);从小麦基因组数据库分离得到TaRBCS11、TaRBCS13、TaRBCS10和TaRBCS14启动子序列,序列比对显示,其具有极高的同源性,同时还发现多个保守光调控元件(如MNF1、GATA-motif、I-box、G-Box和Spl)位于这4段启动子近侧区(-200bp～ATG);根据TaRBCS11启动子结构特征及调控元件分布情况,设计5条上游引物及1条下游引物用于启动子缺失片段扩增,长度分别为1 656、1 258、866、533和277 bp;随后对该启动子5’端进行缺失并构建了5个不同长度片段融合报告基因β-葡萄糖醛酸酶基因(β-glucuronidase,GUS)的缺失表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的烟草(Nicotiana tabacum)叶片瞬时表达体系研究酶活变化情况.组织化学染色与酶活分析表明,光能明显提高GUS酶活,进一步分析表明,随启动子片段的缩短,启动子片段上光调控元件缺失,启动子活性依次下降;此外,对不同启动子缺失材料进行干旱、高盐、ABA、黑暗及恢复光照处理,发现干旱、高盐、ABA和黑暗均对全长启动子(P1656)有显著的抑制作用,-804～-474 bp的区域对该段启动子响应干旱及高盐胁迫具有重要作用,而参与ABA响应的核心调控区域位于-1 597～-1 198bp.本研究验证了TaRBCS11基因的表达受干旱、高盐、ABA和光调控影响,并鉴定出其启动子上参与响应非生物胁迫的重要调控区域,研究结果为今后深入研究PhANGs表达调控机制提供了重要参考.     

牛肌细胞生成素基因(MyoG)启动子的活性及组织特异性分析

肌细胞生成素(myogenin,MyoG)在肌肉细胞分化过程中起着中心调控的作用。为了研究牛(Bos)MyoG基因启动子的启动效率和组织特异性。本研究首先克隆了牛MyoG基因启动子区域,以pDsRed2载体为外源载体,红色荧光蛋白为目的基因,构建了pDsRed-BosMyoG真核表达载体。利用脂质体介导转染体外培养的绵羊(Ovis aries)骨骼肌卫星细胞和成纤维细胞,最后通过实时定量PCR和Western blot检测红色荧光蛋白的表达,从而确定牛MyoG基因启动子的启动效率及组织特异性。结果显示,pDsRed-BosMyoG转染绵羊骨骼肌卫星细胞后在显微镜下可观察到红色荧光蛋白的表达,但在转染后的成纤维细胞中并没有观察到红色荧光蛋白的表达。在mRNA水平上,转基因骨骼肌卫星细胞中红色荧光蛋白mRNA表达量明显高于转基因成纤维细胞(P0.01)。Western blot结果显示,转基因骨骼肌卫星中高表达红色荧光蛋白,而在转基因成纤维细胞中并未检测到此蛋白。结果表明,本研究克隆得到的牛MyoG基因启动子可以特异性的在绵羊骨骼肌卫星细胞中驱动外源基因的高表达,是一种有效的肌肉细胞特异性启动子。克隆MyoG基因的启动子,探讨启动子区域的启动活性,有助于从理论上揭示MyoG基因表达的关键调控位点,同时也有利于揭示肌肉发育调控的相关机理,为改良家畜肉质研究提供实验依据。     

番茄LeNCED1基因5''-侧翼序列克隆及LeNCED1p:GUS融合基因构建

从番茄基因组中克隆LeNCED1基因5'-侧翼1456 bp调控序列,经生物信息学分析表明,LeNCED1基因上游调控序列中存在响应昼夜节律的顺式作用元件Circadian、光响应元件BoxⅠ、逆境胁迫响应元件(TC-rich repeats)、ABA响应元件ABRE等,构建了LeNCED1基因上游调控序列与报告基因GUS融合的植物双元表达载体pLeNCED1p:GUS.     

牛、羊促卵泡素受体(FSHR)基因转录调控区的序列特征

测定了山羊、绵羊和牛的FSHR基因启动子区序列。比较发现序列长度存在差异，碱基变异率分别为3．14％、6．12％和6．72％。有2处较大的碱基插入／缺失突变。在检索出的转录调控元件（或潜在调控元件）中，3畜种在7个元件序列有碱基突变。与人和大鼠FSHR基因不同的是，在牛羊的FSHR基因启动子区检索出了TATA盒基元和多个类CAAT盒序列，且在山羊、绵羊和牛之间没有碱基差异。分析认为：（1）牛羊的FSHR基因启动子属TATA启动子型，而不是InR型。（2）尽管目前在绵羊的FSHR基因只发现1个转录起始点，但启动子区的序列特征表明牛羊可能存在第2转录起始点。（3）3畜种在转录调控元件的碱基变异和在不同位点的较大插入／缺失突变，可能影响基因的转录，从而造成双胎率的差异。因此，对牛羊FSHR基因转录启动和表达调控值得作进一步研究。     

蓝猪耳胚珠磷脂酶C基因TfPLC1启动子的克隆及载体构建

应用衔接头PCR技术，以蓝猪耳全基因组DNA分别经DraI、EcoRV、PvuII、SmaI消化后与衔接头连接产物为模板，用衔接头引物和TfPLC1基因的特异引物经过多轮的巢式PCR，先后克隆到两个大小为798bp、813bp的TfPLC1基因上游序列；经测序、blastn比较分析和拼接得到一个蓝猪耳TfPLC1基因的启动子序列，共1432bp。序列分析表明它含有类似于TATA box和CAAT box的元件，在其远端上游区域还有多个AT富含区，而且还含有多个胚乳特异表达启动子的元件。将该启动子全序列和5’端缺失的700bp序列与PBI121分别构建了植物表达载体PPP1326和PPP700，用于转化蓝猪耳，以验证该启动子的功能。该启动子的克隆对于研究蓝猪耳胚珠TfPLC1基因的表达调控及功能具有重要意义。     

红色荧光标记载体pBacA4DsRed1的构建及其表达

以首次克隆的家蚕Bombyx mori 肌动蛋白（actin4, A4）启动子、红色荧光蛋白基因DsRed1和多聚腺苷酸识别序列SV40为元件，经多次克隆将其插入到 piggyBac转座载体中，构建成pBacA4DsRed1转基因表达载体。将该载体显微注射到胚盘形成前期的蚕卵中，在荧光显微镜下观察其发光情况，结果发现：在胚胎早期发育的第三天，检测到蚕卵内发出较强的红色荧光。由于蚕卵没有红色自发荧光，用DsRed1标记背景干扰小，对注射蚕种无特别选择，在荧光显微镜下观察到明显的红色荧光，表明pBacA4DsRed1载体构建正确且能在蚕卵中表达。红色荧光蛋白(RFP)基因丰富了报告基因的种类，并且与绿色荧光蛋白(GFP)基因一样，可以作为理想的报告基因应用于家蚕的功能基因研究。     

Pbf启动子在小麦离体胚乳中的特性分析

为了探明胚乳特异启动子的调控活性，对小麦醇溶蛋白盒结合因子基因（pbf）的启动子序列进行了5´、3´和中间缺失片段-GUS基因嵌合体载体（pbf.a-d）的构建，并在小麦离体胚乳中转化。GUS瞬间表达活性检测和功能缺失试验表明：pbf 的-2510- -1bp全长序列能够在小麦离体胚乳中表现活性，而5´ 端-2510bp- -670bp以及3´端-1288bp- -1bp序列的缺失则使启动子在胚乳中丧失了活性；中间序列-2160bp- -689bp的缺失使GUS的表达强度明显降低。文中对pbf启动子序列中存在的重要基序种类和数量以及基序对启动子表达调控活性的作用也给予了初步分析。本文对小麦胚乳发育状态及GUS瞬间表达体系等对pbf启动子活性检测的影响也作了探讨。     

巴西橡胶树HbNAC1基因启动子的克隆及序列分析

NAC转录因子是植物特有的一类转录调控因子,在植物的生长发育、激素调节和境胁迫应答中具有重要的功能。为研究NAC转录因子在巴西橡胶树（Hevea brasiliensis）抗逆胁迫中的功能,本项目组根据巴西橡胶树NAC转录因子-HbNAC1基因序列,通过Genome Walking方法从巴西橡胶基因组DNA中获得了长度为1861bp的HbNAC1基因的5＇调控区片段,序列分析表明该段序列含有一个典型的真核生物核心启动子区域,转录起始位点T位于起始密码子上游52bp处。该启动子序列除了含有TATA-box、CAAT-box等基本顺式作用元件外,还具有茉莉酸响应元件以及大量光顺式作用元件和逆境胁迫诱导相关的顺式调控元件,这表明HbNAC1基因在橡胶树逆境胁迫应答过程具有重要功能,其启动子可能是一个光诱导型和组织特异性启动子。     

中棉光诱导基因Gacab 启动子的克隆及其功能分析

利用加接头法，从金华中棉(Gossypium arboreum)中分离获得了捕光叶绿素a／b蛋白复合体基因Gacab编码区5′上游的调控序列1009bp，命名为Gacab P，与公布的其它植物cab启动子序列比较，没有明显的同源性。将GacabP和197、504、779bp的5′端缺失体分别与gus(uid A)基因融合，构建植物表达载体。用Gacab P：：gus转化烟草(Nicotiana tabacum cv．NC89)，GUS组织化学分析发现Gacab P驱动gus基因在转基因烟草的叶片表达。在暗培养的转基因烟草叶片中Gacab P不表现活性，而光能够诱导gus基因的表达，表明Gacab P是一种光诱导型启动子。用基因枪轰击水稻愈伤组织，结果显示，Gacab P及3种不同长度的缺失体均可驱动gus基因的瞬时表达，以504bp的活性最高，瞬时表达水平明显高于35S启动子，197、779和1009bp的表达减弱，由此推测-197～-1bp为Gacab基因的基本启动子，-504～-197bp间包含正调控元件，-1009～-504bp间包含负调控元件。     

小金海棠Fe3+-螯合还原酶MxFRO2基因启动子的克隆与表达分析

通过染色体步移法从小金海棠（Malus xiaojinensis）基因组中克隆了三价铁螯合还原酶（ferric chelate reductase, MxFRO2）基因翻译起始位点上游1 738 bp的启动子序列。生物信息学分析表明,该启动子片段中存在光响应元件G-box、生长素应答元件、铜元素响应元件、TATA-box、CAAT-box等顺式作用元件。从TAIR网站获得了拟南芥（Arabidopsis thaliana）中8个FRO基因上游的启动子序列,通过PlantCARE分析了其与MxFRO2启动子的异同。根据在线预测结果,克隆了翻译起始位点上游1 644 bp（MxFul）和259 bp（MxD1）两段序列,构建了其与GFP融合的瞬时表达载体,并将重组质粒通过PEG介导法分别转化拟南芥叶片原生质体,结果表明,小金海棠MxFul和MxD1两段启动子序列都能驱动GFP蛋白在拟南芥原生质体中的瞬时表达。     

花药特异嵌合启动子的构建及雄性不育转基因拟南芥的获得

为了克服TA29／Barnase转基因雄性不育植物的温度敏感性，在TA29启动子上游串联了CaMV35 S启动子，同时在CaMV35 S启动子上游串联一个调节序列antherbox，构建成嵌合启动子antherbox-CaMV35 S-pTA29。该启动元件调控的GUS基因瞬间表达实验表明它是花药颈毡层特异的启动子。这个启动元件及其调控下的barnase基因构建植物表达载体转化，拟南芥菜，获得了雄性不育的转基因植株。     

大白菜BrWRKY33基因上游调控序列的克隆及其功能研究

根据大白菜EST和基因组序列,利用PCR技术从大白菜品种龙白二号（Brassica rapa subp.pekinensis cv.LongbaiⅡ）基因组中克隆转录因子基因BrWRKY33起始密码子上游大小1755bp的调控序列。然后,构建5＇端缺失突变体,与gus基因融合,构建植物表达载体。将载体转化拟南芥（Arabidopsis thaliana）哥伦比亚生态型（Columbia ecotype）,进行植物组织GUS化学染色分析。结果表明,BrWRKY33密码子上游-1755～-315区域存在的多个W-box元件可能与该基因表达的负调控相关,-315bp区域含有BrWRKY33基因转录必需的基本元件。对接种软腐欧文氏菌（Erwinia carotovora subsp.carotovora）后不同时期的植株进行染色,发现该病原菌侵染使转基因植株gus基因表达量增加,表明BrWRKY33基因在植物对软腐病抗性反应中具有一定的作用。