杨树基因启动子的克隆及功能研究进展

启动子是基因调控的重要元件,研究启动子的功能对于基因的表达调控有重要意义。本文从杨树启动子的克隆方法入手,着重介绍了杨树启动子的功能研究进展,并展望了今后的研究前景。     

真核启动子研究进展

启动子是基因表达的重要顺式元件,也是基因工程表达载体的一个重要元件,决定着特定基因的定时、定位、定量表达,对其进行研究分析有重要的理论意义和广泛的应用前景。从启动子的基本构成、分类、生物信息学的预测与分析、克隆以及活性功能验证几个方面进行综述,介绍了多种启动子顺式作用元件的生物预测方法、启动子克隆和功能验证的各项技术,以期为克隆启动子和研究基因的表达调控提供参考。     

暴马桑黄ras基因启动子的克隆及序列分析

以暴马桑黄(Sanghuangporus baumii)菌丝体提取的DNA为模板,采用PCR扩增技术,克隆得到ras基因启动子片段,并采取在线软件对其功能元件进行分析,结果显示:克隆得到的ras基因启动子片段含有典型启动子所具备的作用元件TATA-box和CAAT-box,还有许多其他重要作用元件G-box、CAG-m...     

暴马桑黄gpd启动子的克隆与序列分析

暴马桑黄药用价值很高,但是其含有的一些药用成分含量很低,运用基因工程技术对暴马桑黄进行改造,是培育优质暴马桑黄的有效手段.本试验对暴马桑黄三磷酸甘油醛脱氢酶(gpd)启动子进行基因克隆,从暴马桑黄中克隆得到一段1380 bp的gpd启动子序列.核心启动子区是转录因子和RNA聚合酶的结合区域,对启动子活性有较大影响,序列...     

猕猴桃Ac-miR160d启动子区的克隆及表达分析

[目的]为深入研究猕猴桃miR160d转录调控机制提供线索,也为猕猴桃分子育种及品种改良提供参考.[方法]根据'红阳'猕猴桃基因组信息,设计引物克隆miR160d(Ac-miR160d)前体基因及其启动子序列,并对其前体序列进行二级结构验证,对启动子序列进行保守结构域和顺式作用元件分析.同时,对猕猴桃果实进行非生物(N...     

毛竹漆酶基因启动子序列分析及基因表达模式

漆酶在细胞壁形成、逆境胁迫、花青素形成和酚类物质催化等过程中均发挥着重要作用,其基因表达受到多种外界因素的影响。为揭示竹子中漆酶基因的表达模式,以毛竹（Phyllostachys edulis）为对象,利用生物信息学手段分析了其中42个漆酶基因（PeLACs）启动子序列,利用已有的转录组数据分析了其中PeLACs的表达模式,克隆漆酶基因PeLAC20的启动子序列PeLACp,并构建了瞬时表达载体,在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中瞬时表达。结果表明,在42个PeLACs启动子序列中包含多种与激素以及非生物胁迫相关的顺式作用元件,在GA₃处理以及低温和干旱胁迫下各基因表现为不同的表达模式,表明它们参与激素和非生物胁迫的应答,而且功能存在着一定的差异。PeLACs在毛竹不同生长阶段根和笋中的表达模式也证明了各基因功能的差异性。克隆的PeLACp序列为2 000 bp,利用GUS染色法检测启动子PeLACp的活性显示,PeLACp主要在转基因拟南芥的根中表达。研究结果为进一步揭示毛竹漆酶基因的生物学功能提供了参考依据。     

杨树皮储藏蛋白基因启动子的克隆和功能研究

杨树树皮储藏蛋白BSP是类似种子储藏蛋白的氮素储藏物 ,冬季在韧皮部薄壁细胞中大量积累 ,是落叶树氮代谢中的重要成分。为了研究BSP基因启动子在转基因植物中的表达特性 ,探索其在植物基因工程研究中潜在的应用价值 ,我们用PCR方法从美洲黑杨基因组中DNA扩增得到了BSA启动子片段。与GUS基因融合构建中间载体后 ,转化烟草 ,获得了一批PCR检测为阳性的转化再生植株。经GUS组织化学检测 ,发现若干转基因烟草的茎和叶柄韧皮部以及叶脉都呈GUS染色阳性 ,初步证明杨树BSP基因启动子确有韧皮部表达特性 ,可介导GUS基因在转基因烟草韧皮部特异表达。     

毛竹PeAP2基因及其启动子的克隆与表达初步分析

APETALA2(AP2)基因在植物生长发育过程中发挥着重要作用.利用RT-PCR和RACE方法,从毛竹中克隆到1个AP2同源基因的全长cDNA序列,命名为PeAP2.序列分析表明:PeAP2基因全长1 750 bp,其中,5′端非编码区106bp,3′端非编码区174 bp,开放阅读框1 470 bp,编码1个489 aa的蛋白,该蛋白含有2个AP2结构域,属于AP2/EREBP家族的AP2亚家族.PeAP2蛋白与来自其它单子叶植物的AP2蛋白均有着较高同源性,其中,与二穗短柄草的AP2蛋白同源性最高,达74.85％.实时定量PCR分析显示:PeAP2基因在毛竹的根、茎、叶、鞘和节5种器官中均有表达,其中,叶片中的表达丰度最高,鞘中次之,而在根、茎、节中的表达丰度接近,均较低.利用hiTAIL-PCR方法克隆获得了PeAP2上游启动子区序列1 359 bp,分析显示其含有光、激素等多种信号应答相关的作用元件.     

赤桉FAD2基因全长cDNA的克隆与生物信息学分析

桉树是世界上重要的多功能树种,从桉叶中提取的桉叶油含有不饱和脂肪酸,对于桉叶油的药用活性和桉树的抗逆性具有重要的作用。为深入了解桉树的不饱和脂肪酸的生物合成途径和分子调控机理,本研究根据FAD2基因的保守区段设计兼并引物,从赤桉嫩叶中获得了一条FAD2基因的片段,并进一步利用RACE技术得到了此基因的全长cDNA,将其命名为EC-FAD2基因。通过生物信息学分析发现,该基因全长cDNA为1 472 bp,编码389个氨基酸,并且具有FAD2蛋白特有的保守序列和相关特征。经过比对分析,发现赤桉的FAD2蛋白与其他植物的FAD2蛋白具有较高的相似性。     

热激启动子控制的FT基因诱导杨树早期开花体系的优化

为实现杨树早期开花,缩短育种周期,利用农杆菌介导的转化方法,探讨影响热激启动子控制的FT1基因转化白杨派杂种无性系的因素,优化其转化条件,并实现FT1基因的转化,采用热激诱导方法诱导2～3个月大的转基因植株早期开花。结果表明:叶盘转化前的预培养、菌液浓度、侵染时间及共培养时间对卡那霉素抗性植株再生率的影响均达到极显著水平;叶盘在愈伤组织诱导培养基上暗培养6天,然后用活化至OD600=0.5的菌液侵染60min,再在愈伤组织诱导培养基上共培养2天,该条件下FT1基因转化白杨派杂种的卡那霉素抗性植株再生率可达29.84%;37℃每天1h持续热激3周可使FT1基因顺利表达,促进转基因植株开花;热激植株大小是影响转基因植株热激诱导开花的限制因素,低于20cm的植株不能诱导开花;热激诱导可产生相对较多的正常花器,但花器变异仍然十分广泛。     

平榛ChWRKY2转录因子的克隆及在低温胁迫下的表达分析

根据平榛花芽转录本高通量测序的结果,采用RACE-PCR技术克隆到一个全长675 bp,编码179个氨基酸的平榛WRKY基因,命名为ChWRKY2。ChWRKY2蛋白序列中只含有一个WRKY结构域,锌指结构为C-X4-C-X23-H-X1-H,属于WRKY家族第Ⅱ类成员。对ChWRKY2基因进行实时荧光定量PCR表达分析,结果表明:平榛雌花芽中ChWRKY2在12月份的表达量最高,随后表达量逐渐下降。4℃低温胁迫处理根蘖苗4 h后,叶片中ChWRKY2的表达量快速升高,并在8 h达到最大表达量。此外,ChWRKY2在不同器官中的表达具有差异性,雄花序中表达量最高,其次是雌花芽,树皮(韧皮部)中表达量最低。     

种子胚特异性启动子的克隆及其功能验证

以水稻品种日本晴DNA为模板,用PCR的方法从水稻胚特异性表达基因OsESG上游序列扩增出特异性条带,克隆出种子胚特异性启动子,长度为1.1kb,且已知的功能部位序列没有发生改变。用它构建了带动报告基因GUS表达的双元载体,并用农杆菌介导法转化水稻得到了转基因植株。对GUS基因的表达检测表明,由该启动子序列引导的GUS基因仅在胚中特异性表达,而其它组织中都未表达,证实该启动子具有胚特异性表达的功能。     

杨树因伤诱导型启动子的克隆及功能分析

机械损伤或病虫害侵扰引起植物一系列防御相关基因的激活,其中一些是因伤诱导表达的．Ｂｒａｄｓｈａｗ等１９８９年报道了杨树Ｗｉｎ３基因家族中的一员,其编码产物类似于白薯和豆类胰蛋白酶抑制剂,并且是因伤诱导表达的。为了更全面的了解这一基因启动子在因伤介导表达中的作用,探讨其在基因工程用于控制外源基因表达的可能性,本文分别从欧洲黑杨（Ｐ．ｎｉｇｒａ）和美洲黑杨（Ｐ．ｄｅｌｔｏｉｄｅｓ）中扩增出ｗｉｎ３基因启动子ＷＩＮＰ（７０５ｂｐ）和ＷＩＤＰ（７９１ｂｐ）．这两个启动子与来自大肠杆菌的ＧＵＳ基因融合,通过根癌农杆菌Ｔｉ质粒转化系统引入烟草中．证实了ＷＩＮＰ和ＷＩＤＰ控制的ＧＵＳ基因的表达不仅在损伤部位,而且具有系统的因伤诱导效应．对８株转基因烟草的组织化学分析表明,其表达模式与以前的报道一致。无论是在受损伤组织还是完整组织中,ＷＩＮＰ的伤诱导活性总比ＷＩＤＰ高。这两个启动子需要进一步改造以增强其活性。     

毛白杨油酸去饱和酶基因PtFAD2的克隆与表达分析

以毛白杨为材料,结合生物信息学和分子生物学技术,利用现有的杨树基因组EST序列库资源,通过同源序列搜索,经过多次拼接合并,获得了理论的杨树油酸去饱和酶基因PtFAD2 cDNA序列;首次利用RT-PCR方法从杨树这个物种中成功克隆得到毛白杨PtFAD2全长编码序列cDNA(GenBank注册号:DQ316788),该cDNA长1 276bp,开放阅读框编码388个氨基酸.RT-PCR半定量研究表明:PtFAD2在叶片、茎、根不同组织中的表达量基本一致,并且在4℃低温处理过程中转录表达量没有变化,说明短时间内该基因表达不受低温诱导.     

梨S_(12)-RNase基因启动子植物表达载体的构建及转基因研究

为了检测S12-RNase启动子的表达特性,以pBI101.2为基础,构建了砂梨S12-RNase基因启动子5’端系列缺失植物表达载体PS12-(0～5)-GUS-pBll01.2,并通过农杆菌介导的Floral Dip法转化哥伦比亚野生型拟南芥。卡那霉素和PCR鉴定表明:GUS基因已整合到转基因植株的基因组中,为下一步进行启动子功能的鉴定奠定了基础。     

杨树维管组织特异启动子的克隆与启动活性分析

启动子在基因表达调控中起关键性作用,它在很大程度上决定所控基因表达的时间、空间和强度。依据拟南芥ATH1芯片分析杨树维管形成时期特异表达基因的结果,选取了差异表达基因NST3,通过BLAST比对在杨树EST数据库(PopulusDB)中找到同源性较高的基因NAC068。以毛白杨为材料,在其基因组中克隆得到该基因5'侧翼区901 bp长的片段,命名为pProNAC068,将该片段置换pBI121载体中的CaMV35S启动子,并在84K杨中检测报告基因GUS的表达情况。经过GUS活性检测分析发现:该启动子可以控制外源基因在次生维管组织中特异表达,从而为基因工程中有目的的控制外源基因在维管组织中的表达奠定基础。     

Cloning of a flower-specific expression promoter from <Emphasis Type=Italic>Arabidopsis thaliana</Emphasis> and its plant expression vector construction

Given the sequence of Chs gene promoter from Arabidopsis thaliana reported in GenBank (AF248988), a pair of specific     

APETALA1基因启动子的克隆与功能分析

为了分析AP1的表达调控模式,本研究克隆了拟南芥花异常株系AFDL的AP1启动子,启动子元件预测结果表明:AP1启动子中含有3个结合MADS调控因子的CArG box(从5'依次编号为CArG1、CArG2、CArG3),通过删减AP1启动子长度以及改变CArGbox数量构建了5个GUS表达载体并转化野生型拟南芥.测序结果显示:AFDL的AP1启动子在核苷酸序列上与野生型拟南芥完全一致,这表明AP1在AFDL中的表达显著降低并不是启动子序列突变引起的;转基因植株的GUS表达模式说明了CArG1在花发育早期及后期激活基因的表达,CArG2在整个后期都对基因的表达有抑制作用,而CArG3在花发育初期就能抑制基因的表达,并且在中后期仍然保持了对下游基因的抑制作用,CArG box1、2、3对AP1的表达有显著但非决定性的影响.此外,还推测在AP1启动子0～-3 579 bp范围之外存在影响AP1在第4轮花器官表达的调控元件,-3 579 bp至-1 752 bp区域可促进AP1的表达,而AP1启动子-1759 bp至-1359 bp区域除CArG2外的其它元件对调节其表达无明显作用.     

杨树HSP90基因的克隆及生物信息学分析

【目的】为了揭示热激蛋白90(Heat shock protein 90,HSP90)基因在杨树抗溃疡病中的功能,克隆获得毛白杨HSP90基因的全长序列,以期明确HSP90基因的表达与溃疡病菌侵染间的关系。【方法】采用RT-PCR技术和Gateway克隆的方法,获得了毛白杨的HSP90基因序列,并利用相关软件对该基因编码的蛋白的理化性质、疏水性、结构域、功能及亚细胞定位等进行了生物信息学分析。【结果】毛白杨的HSP90基因序列(NCBI登录号:AGU99972.1)全长为2 100 bp,其中A+T占52.90%,C+G占47.10%,共编码699个氨基酸。毛白杨HSP90基因的生物信息学分析结果显示,该基因编码的蛋白相对分子质量为80.08 kDa,理论等电点为4.96。毛白杨HSP90蛋白主要位于细胞核和细胞质膜中,且在N端含有1个基因保守结构域HATPase_c,可与ATP结合,具有内源ATPase活性,属于HSP90家族,为亲水性蛋白,可能具有离子通道的功能。同时,对毛白杨的HSP90基因进行系统进化分析,发现毛白杨的HSP90基因与毛果杨(gi 539331543)、大豆(gi 358248990和gi 356552478)的亲缘关系较近,而与毛果杨(gi 224124864)的亲缘关系相对较远,说明同一物种的HSP90进化可能有所不同。【结论】首次从毛白杨中成功克隆得到与抗溃疡病相关的HSP90基因,并对其序列和生物学信息进行了分析,为下一步研究HSP90基因在杨树抗溃疡病中的功能奠定基础,也为进一步研究HSP90基因在杨树抗逆胁迫中的生理功能提供了理论支持。     

箣竹属基于PCR技术的分子系统学研究方法初探

对箣竹属8个种的叶绿体（包括rp132-trnl,RPS16）和GBSSI基因片段进行PCR扩增、克隆及测序。用相关软件对序列进行分析。优化总结出适用于箣竹属种的基于PCR技术的分子系统学研究方法。为后来对于箣竹属群,乃至整个旧世界木本竹子的分子系统学研究作出了有益的前期工作。