启动子在观赏植物基因工程中的应用综述

综述了近30年来观赏植物转基因研究中使用的主要启动子类型,并对3类启动子(组成型启动子、组织特异性启动子和诱导型启动子)在基因工程中的应用效果进行了对比分析,深入探讨了观赏植物启动子研究和应用中存在的问题,以期为观赏植物基因工程研究中实现基因的高效特异表达提供研究思路。     

启动子在园艺植物上的研究进展

启动子是基因的重要组成部分,调控基因表达(转录)的起始时间、空间和强度。近年来,启动子在植物基因工程上的应用越来越广泛。在园艺植物方面,启动子基因工程技术广泛应用于抗逆性、抗病性、果实品质以及观赏品质等方面的研究。该研究就近年来启动子在园艺植物基因工程上的应用研究进行了简要的综述,以期为园艺植物基因工程育种提供技术参考及相应的研究目标。     

植物启动子研究进展

植物启动子是植物基因转录所需的重要调控元件。现结合近几年对启动子的相关研究,从启动子的结构及其功能、分类、克隆和功能分析方法等方面对其进行概述。重点归纳了植物组织特异性启动子的分类及其近期研究应用进展,并提出了植物启动子未来的研究重点。     

番木瓜诱导型基因CpPGIP2启动子的克隆与分析

【目的】获得诱导型基因Cp PGIP2启动子,并分析该启动子的功能。【方法】以番木瓜Cp PGIP2基因c DNA序列(HQ660394)搜索番木瓜基因组DNA序列,获得一段约2 000 bp的5’端上游DNA序列(ABIM01005077),参照该序列设计PCR特异引物,以番木瓜叶片DNA为模板克隆该启动子,并进行生物信息学分析。将3个启动子片段替换p CAMBIA1301载体中的Ca MV 35S启动子,构建缺失启动子表达载体,以GUS瞬时表达检测缺失启动子表达活性。【结果】获得了Cp PGIP2起始密码子上游长为1 981 bp的调控序列,经分析该序列含有真菌、脱落酸、赤霉素、光照等多种响应元件,为诱导型启动子。构建了1个启动子全长表达载体和2个5’端缺失启动子表达载体,分别命名为p D0-1981、p D1-1204和p D2-261。启动子在番木瓜果肉中的瞬时表达显示,长度为1 204 bp的启动子表达活性最强。并且,该启动子在根、茎、叶、果肉和愈伤组织中均有不同程度的表达,在近外果皮的果肉处和根部表达最明显。【结论】本研究获得了Cp PGIP2启动子序列,确定了表达活性最强的启动子长度,初步分析了启动子的表达模式和顺式作用元件,为进一步深入研究Cp PGIP2基因功能以及将该启动子应用于植物基因工程育种奠定了基础。     

Prd29A:PaDREB2植物表达载体的构建及转化新疆杨的研究

PaDREB2是从银新杨(Populus alba×P.albavar.pyramidalis)中克隆得到的DREB类转录因子,该研究将逆境诱导型rd29A基因的启动子和PaDREB2构建到植物表达载体pCAMBIA1301上,并以新疆杨(Populus albavar.pyramidalis)试管苗的叶片外植体为受体,利用根癌农杆菌介导的方法进行遗传转化。筛选得到110株潮霉素抗性植株,经PCR检测,其中25株抗性植株存在目的基因Prd29A:PaDREB2。     

植物中组织特异性启动子的研究进展

启动子是位于基因编码区上游的基因开关，它开启和关闭基因的功能活性，并含有特定的顺式作用元件，这些元件是参与转录启动和调控的蛋白质的结合靶标。组成型启动子的使用会对非靶标生物或生态系统造成不利影响，而组织特异性启动子能够提供获得更多机会参与控制基因表达，并将不利影响降到最低。基于启动子在表达部位的特异性，综述了植物中新鉴定的根、花、种子、果实、维管束和绿色组织特异性启动子的研究进展，指出了组织特异性启动子研究目前存在的问题，并对其未来研究方向提出了展望，以期为植物的遗传改良提供参考依据。     

砂梨ACC氧化酶基因启动子区域的分离及序列分析

根据已报道的砂梨ACO3(GenBank Accession No.AB042107)序列设计并合成一对特异引物,以砂梨品种若光(Wakahikari)叶片总DNA为模板,利用染色体步移技术扩增基因的上游调控序列,回收该片段并克隆到pMD19-T载体,测序后去除接头和基因编码序列。得到1段长715bp的上游序列,登陆PLACE数据库在线进行植物DNA顺式作用元件预测并分析,起始位点的上游89bp处有1个TATA-Box核心启动子元件。另外序列还存在多个特异调控基因表达的元件,初步判断为砂梨果实中ACC氧化酶基因的诱导型启动子。     

LEAFY基因植物表达载体的构建

本研究采用植物中间表达载体pBll21构建拟南芥花分生组织特性基因-LEAFY基因的植物表达载体。LEAYY基因带有植物组成型启动子-CαMV35S。该表达载体的构建为利用LEAFY基因进行木本果树遗传转化创造了条件。     

银杏GinNdly基因的植物表达载体构建

未知功能的植物基因一般需要通过转基因植物来研究和验证。银杏(Ginkgo biloba L．)是一种童期很长的古老植物，LEAFY基因是一个花分生组织特征基因，调控着植物开花的时间。用植物双元表达载体质粒pCAMBl-Al301构建了开花基因，LEAFY的银杏同源基因GinNdly的反义与正义植物表达载体。因pCAMBlAl301质粒的多克隆位点处没有启动子和终止子，将pB1121的35S启动子和nos终止子引入该质粒。通过PCR检测和酶切验证，证明质粒构建正确，为研究银杏花分生组织特征基因GinNdly奠定了基础。     

香蕉凝集素基因双启动子表达

为了获得香蕉果实特异表达的强启动子,利用PCR方法将2个凝集素(BanLec)基因启动子串联在一起,置换植物表达载体pBI121上的35S启动子,构建BanLec基因双启动子携带gus植物表达载体pBIL3,用基因枪转化香蕉叶片、根系和果实薄片,瞬时表达结果显示BanLec基因串连的双启动子依然表现为果实特异性表达,而且表达量明显高于BanLec基因单启动子及35S启动子,证明该串连的双启动子是一个在香蕉果实中特异表达且表达量较高的强启动子。     

CsWRKY22启动子的克隆及响应柑橘溃疡病菌侵染的表达特征

由柑橘黄单胞杆菌致病变种(Xanthomonas citri subsp. citri,Xcc)引起的柑橘溃疡病严重危害着柑橘产业的健康可持续发展。前期研究表明,CsWRKY22可能是溃疡病感病基因。从‘晚锦橙’(Citrus sinensis Osbeck)中克隆了CsWRKY22的两个等位启动子pCsWRKY22-1和pCsWRKY22-2,长度分别为1 428和1406bp。序列分析表明两个等位启动子序列一致性为91.76%。两个等位启动子含有多种参与植物防御反应和生长发育的顺式作用元件,相同元件的数量和位置基本一致,不同的是,在TATA-box下游,pCsWRKY22-1含有2个22 bp长的TA-rich转录增强序列,而pCsWRKY22-2只含有1个。构建CsWRKY22启动子控制GUS报告基因的植物表达载体pC sW RKY22::GUS,并用农杆菌介导法转化‘晚锦橙’,经GFP活性检测和PCR鉴定获得pCsWRKY22-1::GUS和pCsWRKY22-2::GUS转基因植株各8株和4株。GUS组织化学染色、GUS酶活性及定量PCR分析表明,CsWRKY22启动子具有较强的机械伤诱导活性和柑橘溃疡病病原菌诱导活性,同时具有一定水平的基础表达特性。pCsWRKY22-1机械伤诱导活性高于pCsWRKY22-2,而pCsWRKY22-2溃疡病菌诱导活性高于pCsWRKY22-1。     

甘菊BADH基因启动子的克隆与瞬时表达分析

为了给菊花 [Dendronthema ×grandiflora (Ramat.) Kitam.] 的转基因育种提供诱导型启动子,借鉴5′RACE策略,利用锚定PCR步移的方法克隆了甘菊 [Dendranthema lavandulifolium (Fisch. ex Trautv.) Makino] 甜菜碱醛脱氢酶（betaine aldehyde dehydrogenase,BADH）基因的4个启动子序列,分别命名为DBP11、DBP12、DBP21和DBP22（GenBank登录号：DQ497620~DQ497623）,序列长度分别为1 230、1 249 、1 273 和574 bp。4个启动子序列对应区域的同源性在89%以上。其中DBP12和DBP21分別是甘菊BADH基因DlBADH1和DlBADH2（GenBank登录号：DQ011151和DQ011152）的启动子序列,DBP11和DBP22为甘菊BADH基因家族中其它成员的启动子序列。序列分析表明,上述启动子序列中均含有多处与水分胁迫和脱落酸诱导相关的顺式作用元件。在表达载体pCAMBIA1305.2的基础上,用所克隆的4个甘菊BADH基因启动子序列分别置换驱动其报告基因表达的35S启动子,建立了新的植物表达载体。用其转化农杆菌,并用叶盘法侵染甘菊,瞬时表达的结果表明,这些启动子序列均具备驱动报告基因表达的功能。     

苹果PGIP基因部分家族成员启动子的克隆与功能分析

根据已发表的苹果基因组序列设计特异引物,克隆了苹果（Malus × domestica Borkh.）品种‘秦冠’和‘太平洋玫瑰’中PGIP家族基因PGIP1和PGIP2的启动子片段,序列分析结果表明PGIP1与PGIP2启动子序列相似度为71%,‘秦冠’和‘太平洋玫瑰’的PGIP1、PGIP2启动子相似度都达到了99%。两个品种PGIP1启动子中TATA-box和CAAT-box的数量明显多于PGIP2,PGIP1和PGIP2启动子分别存在茉莉酸甲酯和水杨酸响应元件,暗示PGIP1和PGIP2存在不同的抗病响应途径。构建了启动子︰︰GUS融合表达载体,通过对农杆菌介导法转化烟草叶片中的GUS活性分析,比较了不同启动子的活性。结果表明：PGIP1启动子活性在品种间差异不显著;PGIP2启动子活性在品种间差异显著,‘秦冠’是‘太平洋玫瑰’的2.37倍,可能与品种抗病性差异有关;同一品种中PGIP1启动子活性显著高于PGIP2。     

食用菌遗传转化研究进展

食用菌遗传转化的方法主要有PEG法、电激法、基因枪法、限制酶介导法，农杆菌介导法；采用的启动子有ras启动子和gpd启动子，采用的筛选标记有营养缺陷型标记，抗生素抗性筛选标记，除草剂和杀菌剂抗性筛选标记，代谢产物抗性筛选标记，本文综述了这些遗传转化方法以及启动子，筛选标记的最新研究进展。     

一种植物表达载体的构建及其在金柑上的瞬时表达

以植物表达载体pCambia1301的带内含子的GUS(iGUS)基因替换植物表达载体pBI121中的GUS基因,构建了以pBI121为基础载体并含有iGUS的植物表达载体pLZ13。农杆菌染色表明,pCamiba1301和pLZ13两载体中的iGUS基因均不会导致GUS染色反应。以金柑不同组织为材料,通过农杆菌介导开展瞬时表达研究,结果表明,pLZ13和pCambia1301两载体的iGUS在CaMV35S启动子调控下的表达没有差异,证明构建的pLZ13是一种同时适于瞬时表达和转基因研究的植物表达载体。     

Effects of aspirin on production of nitric oxide and inducible nitric oxide synthase mRNA expression under inflammatory conditions in human vascular endothelial cells

AIM: To explore the effect of aspirin on inducible nitric oxide synthesis and gene expression under inflammation in endothelial cells. METHODS:Using NADPH, Griess methods and RT-PCR, the activity of isozymes of NO synthase (NOS), nitric oxide (NO) level, and iNOS mRNA expression were examined respectively. Also, the lactate dehydrogenase (LDH) release rate, malondialdehyde (MDA) content and cell viability were measured. RESULTS: Aspirin (3 mmol/L) reduced inducible NO production and NOS activity(P＜0.05), caused a significant decrease in LDH release rate and MDA content with a further increase in cell viability. Aspirin inhibited inducible NO excretion and alleviated the damage caused by NO in a concentration-dependent manner. However,aspirin had no effect on basal NO levels in the absence of stimulation by inflammatory factor. On the other hand, under middle concentration (＜10 mmol/L), aspirin was able to reduce enzymatic activity of NOS and protein expression by increasing the stability of iNOS mRNA. In contrast, at high concentration (20 mol/L), aspirin could decrease the stability of iNOSmRNA. Sodium salicylate and indomethacin did not inhibit inducible NO production. CONCLUSION:Aspirin could significantly inhibit inducible NO production in vascular endothelial cells during inflammation.     

启动子克隆概述

启动子是基因表达调控的重要顺式元件，也是基因工程表达载体的一个重要元件。笔者阐述了启动子的结构、分类、克隆方法及其意义，并介绍了目前食用菌中已分离到的启动子。     

Isolation of a strong <Emphasis Type="Italic">Arabidopsis</Emphasis> guard cell promoter and its potential as a research tool

Background  

A common limitation in guard cell signaling research is that it is difficult to obtain consistent high expression of transgenes of interest in Arabidopsis guard cells using known guard cell promoters or the constitutive 35S cauliflower mosaic virus promoter. An additional drawback of the 35S promoter is that ectopically expressing a gene throughout the organism could cause pleiotropic effects. To improve available methods for targeted gene expression in guard cells, we isolated strong guard cell promoter candidates based on new guard cell-specific microarray analyses of 23,000 genes that are made available together with this report.     

Effects of nitric oxide and inducible nitric oxide synthase on process of atherosclerosis

AIM：To explore the dynamic changes of nitric oxide and inducible nitric oxide synthase during the process of atherosclerosis, and to analyze their influence on the formation of atherosclerosis. METHODS：SD rats (n=60) were randomly divided into control group and atherosclerosis group (30 rats in each group). Atherosclerosis model was induced by feeding high-fat diet and vitamin D3. The values of blood biochemical were analyzed enzymatically using bioMérieux kit. The concentration of serum nitric oxideing was detected by a colorimetric method. The success of atherosclerosis modeling was determined by pathological examination. The protein expression of inducible nitric oxide synthase in atherosclerotic plaque was detected by the method of immunohistochemistry. RESULTS：The atherosclerosis model was successfully established in 90 d. The concentration of serum nitric oxide gradually decreased in atherosclerosis group, and a significant difference among groups was observed. Atherosclerosis index was positively correlated with calcium ion, and negatively correlated with nitric oxide. The protein expression of inducible nitric oxide synthase in the atherosclerotic plaque after 90 d was found. CONCLUSION:The protein expression of inducible nitric oxide synthase in the plaque area of aorta increases and the concentration of serum nitric oxide decreases with the process of atherosclerosis. The anti-atherosclerosis role of nitric oxide is gradually decreased.