桃PpPGIP1启动子在其抵抗病原菌和逆境方面有重要作用

据《园艺学报》2012年第8期《桃PpPGIP1启动子的分离与功能分析》(作者王秀云等)报道,通过染色体步移法分离桃上游启动子序列,利用生物信息学方法对其功能进行初步预测,该启动子序列含有SA、MeJA、ABA和ETH诱导调控相关的抗病与胁迫顺式作用元件;ABA和ACC可以诱导PpPGIP1启动子调控GUS基因的表达。实时荧光定量RT-PCR分析结果表明:SA、MeJA、ABA和ACC都可以诱     

草地早熟禾PpGA2ox基因启动子的克隆及功能分析

为了研究草地早熟禾(Poa pratensis L.)GA2-氧化酶基因(PpGA2ox)的启动子,利用染色体步移的方法从草地早熟禾中克隆得到1109bp的PpGA2ox基因启动子序列。Plant CARE在线预测结果表明该启动子序列中存在CAAT-box、TATA-box等启动子基本顺式作用元件以及响应干旱胁迫和茉莉酸甲酯诱导的调控元件。构建PpGA2ox基因启动子与GUS报告基因融合的植物表达载体转化拟南芥,阳性植株GUS组织化学染色结果表明PpGA2ox基因启动子可以驱动GUS基因在拟南芥中表达并且表达具有组织特异性。与对照相比,激素处理及非生物胁迫下GUS基因表达量发生变化,推测PpGA2ox基因的表达可受到激素及非生物胁迫调控。     

日本结缕草ZjPPH2基因的克隆、亚细胞定位及表达分析

利用RACE技术从日本结缕草中克隆得到1个脱镁叶绿素脱镁叶绿酸水解酶基因ZjPPH2(GenBank登录号:MG870086)。其开放阅读框为1140bp,编码379个氨基酸。构建系统进化树发现,ZjPPH2蛋白与高粱亲缘关系最近。通过染色体步移的方法得到ZjPPH2基因ATG上游1699bp序列,PLACE在线预测结果表明,其启动子序列上具有响应ABA、MeJA、SA的调控元件及若干光响应元件。亚细胞定位结果显示,ZjPPH2定位于叶绿体。荧光定量数据表明,ZjPPH2基因在衰老叶片中的表达量最高,且受ABA、MeJA、SA及黑暗处理的调控。     

马铃薯SGT3基因表达及其启动子功能分析

鼠李糖转移酶(rhamnosyltransferase SGT3)是植物糖苷生物碱合成的关键酶,它主要调控α-茄碱和α-查茄碱从其β形式的转化。本文研究马铃薯栽培种SGT3基因的表达特点及其启动子的功能。实时定量PCR结果发现在红光照射24 h后,SGT3的表达量是黑暗处理的26.8倍,说明红光显著诱导了SGT3的表达;为进一步分析该基因的光调控机理,本项研究克隆到SGT3上游长度为2449 bp的启动子序列,通过分析发现该启动子的转录起始位点位于翻译起始位点上游-152 bp,同时确定了该启动子核心序列及上游增强子、抑制子序列,受病原菌、损伤、干旱、ABA 激素及一系列光调控的顺式元件。构建不同长度(349,572,979,1312和1870 bp)的该启动子驱动报告基因GUS的植物表达载体并转化烟草。结果证明,不同长度的SGT3启动子都可以启动GUS表达,但没有CMV 35S启动的GUS表达量高;其中在P572和P979的表达强度较高,这可能与该片段含有启动子的正调控元件(GATA BOX,5′UTRPY-RICH STRETCH)有关,GUS表达强度在P1312和P1870中明显减弱,预测到该区段存在抑制基因表达的负调控元件(WRKY710S);SGT3启动子的组织特异性实验表明GUS染色主要集中在烟草叶片的叶脉部分,茎中的表皮、韧皮部及木质部,但髓部几乎不表达,根中主要分布在根冠、分生区以及维管束组织中。上述结果为将来研究SGT3在糖苷生物碱合成过程中的调节功能提供了依据。     

匍匐翦股颖HSP26.7基因启动子的表达分析

为研究匍匐翦股颖HSP26.7基因启动子在植物抗逆方面的功能,克隆了匍匐翦股颖的一个小热激蛋白HSP26.7基因的启动子并进行了序列分析;构建了同时具有该启动子序列和GUS报告基因的植物表达载体,并通过农杆菌侵染法转化拟南芥植株.结果显示:该启动子存在HSE,ABRE等响应高温和其他胁迫的调控元件,受高温胁迫强烈诱导,...     

柠条锦鸡儿CkNCED1基因启动子的克隆及表达分析

利用染色体步移(Genome walking)技术,克隆柠条锦鸡儿CkNCED1基因上游启动子序列。经顺式元件预测分析,该序列除基本的启动元件之外,还含有2个脱落酸诱导响应元件ABRE、此外还含有多个逆境相关的元件。将CkNCED1基因启动子区连接到pGWB533植物表达载体上,构建Promoter::GUS载体,GUS组织化学染色结果表明,CkNCED1基因在植物的叶、根、茎、花和角果的维管组织中均有表达,且在叶片中表达强度最高。以上研究确定了柠条锦鸡儿CkNCED1基因的表达部位和强度。进一步说明CkNCED1基因在ABA合成调控中发挥重要作用,为深入研究基因功能奠定基础。     

盐生草HgNHX1基因启动子的克隆及功能验证

为了进一步探明盐生草HgNHX1基因启动子的功能,从盐生草基因组中克隆了HgNHX1基因上游 5'侧翼调控区1523 bp的序列,即HgNHX1基因启动子(pHgNHX1)序列,并利用PlantCARE、PLACE等在线软件对HgNHX1基因5' 端上游序列进行预测和分析,发现该启动子中除具有TATA-box、CAAT-box等核心启动子元件外,还含有多个与盐、干旱、缺水、冷、伤害等逆境胁迫诱导有关的作用元件;同时具有生长素、脱落酸、赤霉素及乙烯等植物激素诱导响应的功能元件,表明分离得到的DNA片段具有典型启动子的一般特征。构建pBI-HgNHX1启动子植物表达载体并转化拟南芥和烟草,利用组织染色法鉴定转基因烟草和拟南芥的 β-葡萄糖苷酸酶基因(GUS)表达模式,发现在转基因拟南芥的各个器官均有GUS 酶的活性,说明pHgNHX1具有一定的组成型启动子活性。     

蒺藜苜蓿MtCYP450基因的克隆及功能分析

分析了豆科模式植物蒺藜苜蓿中MtCYP450的表达特性和对胁迫处理的反应。该基因编码508个氨基酸,蛋白分子量为58.31kDa,等电点为6.85。序列比对发现MtCYP450与狭叶羽扇豆和大豆中的2个CYP450家族94亚家族蛋白同源性较高,因此,MtCYP450属于细胞色素P450的CYP94亚家族。荧光定量PCR结果显示MtCYP450在叶中表达最高,茎中次之,根中最少。在胁迫处理(200mM NaCl、5%PEG、100μM ABA和100μM MeJA)8~12h后,叶片中MtCYP450基因表达量显著上升,表明该基因受逆境和生长调节剂诱导表达。T2代超表达MtCYP450基因拟南芥在PEG和MeJA处理后MtCYP450表达量均上升;对异源超表达拟南芥的生长情况分析显示转基因拟南芥在NaCl(125mM)处理后根长是野生型的1.63倍,表明MtCYP450基因增强了拟南芥根系的抗盐性。因此,MtCYP450基因可能对植物抵抗非生物胁迫具有重要作用。     

苦豆子赖氨酸脱羧酶基因启动子在拟南芥中的表达分析

赖氨酸脱羧酶(LDC)基因是苦豆子中氧化苦参碱(OMA)生物合成的第一个关键酶基因。在已有苦豆子赖氨酸脱羧酶基因(SaLDC)基础上克隆得到该基因上游1260 bp的启动子序列,GenBank登录号为KY038928,前期在苦豆子愈伤组织中的瞬时表达研究显示该启动子具有启动活性。生物信息学分析发现该启动子区域除了拥有启动子区的基本顺式作用元件TATA-box和CAAT-box外,还具有多个与光信号、逆境应答等相关的顺式作用元件。为进一步研究SaLDC启动子的功能,构建了该启动子与β-葡萄糖苷酸酶(GUS)报告基因融合的植物表达载体并通过农杆菌介导遗传转化拟南芥,同时对光诱导和聚乙二醇(PEG)胁迫的转基因拟南芥进行GUS活性染色和定量分析。结果显示,在T₂代转基因拟南芥幼苗的不同生长阶段和成株的各组织器官中均可检测到GUS酶活性,且随幼苗生长时间的延长,叶片中的表达活性下降;在成株叶片和花萼中的表达活性强于根、茎、花瓣和角果。光和PEG胁迫均能诱导转基因拟南芥中GUS的表达;GUS酶活性定量测定显示,短时间的PEG胁迫(1~2 h)GUS酶活性显著上调(P<0.05),而连续胁迫8 h时GUS酶活性下调至最低(P<0.01),比胁迫前下降了28.2%。以上结果表明SaLDC启动子既有时空表达特异性又有组织表达特异性,光诱导和干旱胁迫对结构基因的表达有重要的调控作用。     

沟叶结缕草八氢番茄红素基因ZmPSY的克隆、亚细胞定位及表达分析

八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,PSY)是生物类胡萝卜素合成途径中的一个关键酶。本实验从沟叶结缕草中克隆得到ZmPSY基因(Genbank登录号为:KY264128)。该基因开放阅读框为1230 bp,编码409个氨基酸残基。亚细胞定位结果显示,ZmPSY定位于叶绿体中。实时荧光定量分析表明,ZmPSY基因在沟叶结缕草幼嫩的叶片中表达量最高。ZmPSY可受外施激素脱落酸(ABA)的诱导,但受外施激素水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)的抑制。本实验为深入研究沟叶结缕草八氢番茄红素合成酶基因的功能奠定了基础。     

sikFBA4基因启动子的克隆及低温表达模式分析

天山雪莲生长于常年积雪覆盖高海拔处的高山区域,具有很强的极端低温生境适应能力,属于研究植物低温适应的良好模式植物。前期的研究表明,sikFBA4基因可以显著提高番茄的抗寒能力。为进一步研究sikFBA4基因的耐寒响应模式,以天山雪莲为材料,采用实时荧光定量PCR分析sikFBA4在低温胁迫下的表达模式;利用高效热不对称PCR法(Hi-Tail PCR)克隆sikFBA4启动子序列并进行生物信息学分析。为分析PsikFBA4序列克隆的完整性及转录表达特性,将PsikFBA4与GUS基因融合在烟草中进行瞬时表达。结果表明,sikFBA4在低温胁迫条件下的表达发生瞬时显著上调,并在1 h达到峰值,而后表达下调。通过启动子克隆分析,在PsikFBA4序列-1648 bp位置处具有冷响应元件LTRE;进一步的GUS染色和酶活力测定结果表明,低温能够显著提高GUS基因的表达活性,说明sikFBA4属于低温诱导型基因。SikFBA4基因启动子的克隆、序列分析以及表达分析,为进一步探究雪莲果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(sikFBAs)基因的表达与调控机制奠定了基础。     

紫花苜蓿MsLEA4启动子的克隆及表达分析

为了深入研究紫花苜蓿（Medicago sativa）MsLEA4基因的功能,本试验采用染色体步移技术从紫花苜蓿基因组中扩增出MsLEA4启动子序列,构建GUS植物超表达载体,并根据序列分析结果对紫花苜蓿进行相应逆境胁迫。结果表明：紫花苜蓿MsLEA4启动子含有响应脱落酸（abscisic acid,ABA）调控的顺式作用元件ABRE,响应赤霉素（gibberellin,GA）调控的顺式作用元件P-box,参与胚乳合成的顺式作用元件GCN4和Skn-1,以及涉及光调控和光周期的顺式作用元件;外源ABA、GA、持续光照以及黑暗均能诱导MsLEA4基因的表达;GUS基因只在拟南芥花和荚果中表达。因此,MsLEA4基因能参与紫花苜蓿的逆境调控,与该基因启动子序列中所含的一系列顺式作用元件相关。本研究为进一步探索MsLEA4基因在紫花苜蓿逆境胁迫、光调控以及组织特异性表达中的作用奠定了基础。     

蒺藜苜蓿叶绿素酸酯a加氧酶(MtCAO)基因的克隆与功能分析

叶绿素含量直接影响植物光合效率,从而决定其生物量。叶绿素酸酯a加氧酶(CAO)催化叶绿素酸酯a转化成叶绿素酸酯b,是叶绿素合成的限速酶之一。本研究克隆了蒺藜苜蓿MtCAO,该基因编码531个氨基酸。进化分析表明,MtCAO与双子叶植物的CAO亲缘关系较近。高等植物CAO基因的结构保守,均含有9个外显子。MtCAO主要在绿色组织尤其是叶片中高丰度表达。瞬时表达拟南芥原生质体试验显示,MtCAO-GFP融合蛋白定位于叶绿体。表达模式分析表明,茉莉酸甲酯(MeJA,100μmol·L~(-1))及黑暗处理抑制MtCAO的表达,而24 h内NaCl (100 mmol·L~(-1))及聚乙二醇(PEG,5%)处理先诱导后抑制其表达,且该基因受昼夜节律调控。这与对MtCAO启动子区顺式作用元件的预测结果一致。类似于超表达AtCAO的拟南芥,超表达MtCAO的拟南芥株系叶色正常,叶绿素含量及鲜重与野生型差异不显著,推测是由于MtCAO高度保守的A结构域中的降解子导致的。     

日本结缕草ZjNAC3基因的克隆与功能分析

从日本结缕草中克隆获得ZjNAC3基因,编码区全长1167bp,并获得含1622bp的启动子序列.保守结构域分析表明,克隆的ZjNAC3基因属于NAC转录因子家族.启动子分析表明,启动子中含有多个激素、胁迫响应元件.脱落酸(ABA)、乙烯(ETH)、茉莉酸甲酯(MeJA)、氯化钠(NaCl)、甘露醇(Mannitol)...     

家蚕丝素蛋白H链基因启动子区域的克隆及活性分析

家蚕(Bombyxmori)丝素蛋白H链基因(fib-H)具有在后部丝腺组织专一性、高效性表达的特点。为利用其时空调控机制,通过PCR扩增方法克隆fib-H启动子片段,并进行序列分析,进而构建由fib-H启动子控制报告基因DsRed的重组载体pSK-FH-DsRed-PolyA,通过家蚕BmN细胞和丝腺进行瞬时表达。结果表明:克隆的fib-H启动子序列具有典型的丝腺特异性表达启动子的特征,并可以驱动DsRed报告基因在BmN细胞和家蚕后部丝腺组织中瞬时表达。     

紫花苜蓿高温诱导启动子pMsMBF1c的克隆与功能分析

植物耐热性受复杂而精细的调控。热诱导启动子能经济、高效的激活或关闭耐热调节途径关键基因的表达,在植物功能基因组研究与现代分子育种技术中起十分重要的作用。以紫花苜蓿耐热候选基因MsMBF1c的编码序列为基础,采用酶切连接的方法分离获得了其上游1748bp序列,生物信息学分析发现该区域具有HSE与GATA结合位点等2个与植物耐热调节相关的保守模体,此外还有5个ABA应答元件(ABRE、MYB2、MIC2、CBF与DPBF)和2个MYB蛋白结合位点,说明MsMBF1c除了参与植物耐热性调节外,还可能参与其他抗逆性调节。构建pBI121-MsMBF1c::GUS双元载体转化野生型拟南芥,荧光定量分析热诱导后的转基因植物中GUS与AtMBF1c基因的表达发现其分别上调了5.4与4.8倍,并且高温诱导下转基因植株的组织化学染色分析同样证明MsMBF1c启动子显著受高温诱导。分离获得紫花苜蓿MsMBF1c启动子序列并转化拟南芥,并且从生物信息学、组织化学染色与基因表达等方面验证该序列能显著被高温诱导,为探讨紫花苜蓿耐热调控机制及通过分子生物技术改善紫花苜蓿耐热性提供理论支撑,最终为培育适应南方高温气候条件的紫花苜蓿新品种提供技术储备。     

草地早熟禾叶绿素酶1基因PpCHL1的克隆和表达分析

利用RACE技术首次从草地早熟禾中克隆出叶绿素酶1基因(PpCHL1)的全长cDNA序列,提交到GenBank,登录号为KU145126;其开放阅读框为951bp,编码361个氨基酸,等电点6.11,平均亲水指数0.084,属于疏水性酸性蛋白。高级结构分析表明,其具有脂肪酶家族的保守域及水解酶特异的功能活性位点。利用实时荧光定量PCR分析其在草地早熟禾根、茎和叶及三种植物生长调节剂脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA)处理后的表达情况,结果显示PpCHL1基因在草地早熟禾不同组织的表达情况存在明显的组织差异性,叶中的表达量最高且受ABA、SA和MeJA诱导。     

紫花苜蓿尿黑酸植基转移酶的克隆、表达分析以及遗传转化研究

维生素E是一种人体必需,却不能自主合成的脂溶性维生素。尿黑酸植基转移酶(HPT)是维生素E生物合成途径的关键限速酶,直接影响植物体内维生素E的总量。本实验利用同源克隆的方法,根据截形苜蓿的序列从紫花苜蓿中克隆得到HPT基因的完整开放阅读框(ORF)。NCBI Blast分析结果表明,该基因编码412个氨基酸,属于异戊烯转移酶UbiA超家族。多序列比对结果表明,该序列与其他物种的HPT蛋白序列相似度高达80%,将其命名为MsHPT。进化树分析结果表明,MsHPT与截型苜蓿MtHPT亲缘关系最近,蛋白序列相似度为96.84%。通过染色体步移技术得到该基因的启动子序列,分析结果显示,该基因的启动子区域含有胁迫响应元件、激素响应元件(脱落酸、赤霉素和乙烯)以及大量的光响应元件。实时荧光定量PCR检测结果表明,MsHPT基因在紫花苜蓿各组织中均有表达,叶片中的表达量最高,根次之。经低温、NaCl、PEG、GA₃和ABA诱导后该基因表达均上调,表明其可能参与了植物的抗逆性调控。扩增MsHPT基因的开放阅读框,对其进行双酶切后转入双元表达载体pBI121中,通过农杆菌介导的方式将该基因转入拟南芥。通过PCR鉴定,得到7株阳性苗。本研究为进一步探索MsHPT在紫花苜蓿维生素E的合成以及紫花苜蓿抗逆调控中的作用奠定了基础。     

新牧1号苜蓿两种抗逆相关启动子的功能分析

前期已成功克隆了新牧1号苜蓿MvP5CS与MvNHX1基因和二者的启动子序列。在此基础上,本试验分别构建了含有Mvp5cs和Mvnhx1启动子的调控GUS报告基因的植物表达载体,并通过农杆菌介导法得到了含有Mvnhx1与Mvp5cs启动子的转基因烟草植株。PCR检测证明了两种启动子已稳定的整合到烟草基因组中;GUS组织染色证明两种启动子均具有启动基因表达的功能。通过测量GUS活性来探究两种不同的诱导型启动子在4种非生物胁迫下(干旱、盐、脱落酸、赤霉素)的表达活性。结果表明,1)Mvnhx1与Mvp5cs启动子均响应盐、脱落酸、赤霉素、干旱胁迫,与CaMV35S启动子相比,差异显著。2)Mvnhx1启动子在盐胁迫、脱落酸胁迫下所起诱导作用要优于Mvp5cs启动子。在48 h 100 mmol/L、150 mmol/L NaCl胁迫处理时,Mvnhx1启动子GUS活性分别是Mvp5cs启动子的2.03和3.23倍,差异显著。在25 μmol/L、 50 μmol/L ABA处理下,Mvnhx1启动子的活性整体高于另两种启动子,差异显著。3)Mvp5cs启动子在干旱胁迫、赤霉素胁迫所起诱导作用优于Mvnhx1启动子。干旱胁迫时,Mvp5cs启动子的GUS活性在36 h是同时间Mvnhx1启动子的2.22倍。70 μmol/L GA处理时,Mvp5cs启动子在36 h达到最大值,是同时间段Mvnhx1启动子的1.79倍。     

紫花苜蓿MsRBP基因的克隆、分析及烟草的遗传转化

采用RACE技术以一段紫花苜蓿(Medicago sativa)盐诱导基因的EST(expressed sequence tag)序列为模板设计引物克隆此基因的全长序列.序列分析结果表明,该基因全长1551 bp,包含一个1230 bp的最大开放阅读框,编码409个氨基酸,包含3个RNA结合蛋白结构域(RRM domain),命名为MsRBP(GenBank accession No.JN986878.1).亚细胞定位分析表明此基因编码蛋白定位于细胞核.经同源比对和进化树分析,MsRBP基因编码的氨基酸序列与截形苜蓿(Medicago truncatula)、大豆(Gl ycine max)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)等物种中的某些RNA结合蛋白的氨基酸序列具有很高的相似性.RT-PCR (Real-time PCR)分析结果表明,在NaCl,ABA和PEG胁迫下MsRBP基因的表达水平均上调,推测该基因可能在紫花苜蓿逆境胁迫调控中发挥重要作用.经构建植物超表达载体pBI21-MsRBP,采用农杆菌介导法对烟草(Nicotiana tabacum)进行遗传转化,获得了抗性转化再生植株.通过PCR,RT-PCR及GUS组织化学染色分析表明:MsRBP基因在烟草的基因组中能够进行转录和表达.本研究为该基因的功能鉴定与调控机制研究奠定了基础.