F3′5′H基因的克隆、表达载体构建与矮牵牛遗传转化

类黄酮3′5′羟基化酶(Flavonoid-3’,5-’hydroxylase;F3′5′H)是花色素苷代谢途径中的一个关键性酶,能使花色素的合成趋向于形成蓝色的飞燕草色素。从蓝紫色矮牵牛的花瓣中提取总RNA,利用RT-PCR技术克隆得到了约1.7kb的F3′5′H片段。F3′5′H的cDNA序列分析结果表明,克隆得到的序列与原序列同源性达到99.34%,开放读码框为1 521 bp,编码507个氨基酸。将推算的氨基酸序列与NCBI登录的氨基酸序列进行分析比较,发现与文献报道的存在2个氨基酸差异,氨基酸同源率为99.6%。将此基因构建到含有35S启动子的植物表达载体PBI-F3′5′H上,并通过农杆菌介导法对粉红色矮牵牛进行了遗传转化,初步鉴定获得了转基因植株。     

矮牵牛果实特异表达启动子FBP7的基因克隆及序列分析

为进一步实现外源基因在草莓果实中的特异表达,克隆了矮牵牛果实特异表达启动子FBP7。根据GenBank发表序列设计引物,以矮牵牛(Petunia hybrida)总DNA为模板,通过PCR扩增获得约500 bp的DNA片段,回收该片段并克隆至PUC18载体上,测序后将所得序列与原序列进行比对,其同源性为97%。为分析这些差异序列是否影响启动子功能,进行了启动子功能预测及顺式作用元件分析。结果表明,所克隆的启动子序列应具有启动子功能,且能实现果实特异表达,其序列分析差异可能是由于个体差异及多态性的影响,为草莓果实特异表达启动子的选择提供新思路。     

矮牵牛 F3′5′H基因的克隆及其在不同着色花药中的表达

通过品种间杂交和后代筛选,从模式植物矮牵牛中筛选出具有蓝花冠蓝花药的稳定株系。为了明确蓝色花药形成的分子机制,对蓝色花色素苷合成途径中的关键酶黄烷酮3′,5′-羟化酶(F3′5′H)进行研究,比较不同花药着色的矮牵牛植株中,F3′5′H基因组DNA的PCR扩增模式、基因组序列,以及花发育第3阶段的花药组织中基因表达差异。结果表明,蓝色花药植株与对照材料间的F3′5′H基因组DNA扩增模式基本相同,都存在两个基因编码位点Hf1和Hf2。在蓝色花药植株中,Hf1位点扩增出两个片段,一个与已公布的Hf1的序列完全一致,另一个是不能编码完整蛋白的假基因;Hf2基因位点也扩增出两个基因片段,其中有一个片段的5′-末端序列与已公布的Hf2序列有96%同源性,另一个是非特异性扩增产物。此外,Hf1基因可以在花药组织中表达,但仅在蓝色花药中有转录,而Hf2基因在花药组织中没有表达。根据上述结果认为,矮牵牛植株中,编码F3′5′H的Hf1基因与蓝色花药的形成相关,这一结论为进一步揭示矮牵牛蓝色花药形成的分子机制奠定了基础。     

石榴花类黄酮3′羟化酶基因的克隆及序列分析

为研究花色苷生物合成途径中类黄酮3′羟化酶基因(F3′H)的序列信息,以泰山红石榴花瓣为试材,提取总RNA后反转录为cDNA,根据GenBank中登录的相关物种F3′H基因的保守序列设计兼并引物,对反转录后的cDNA进行PCR扩增并测序。结果表明:在石榴中克隆到了长度为996bp的F3′H基因cDNA片段,该基因编码331个氨基酸,含有细胞色素P450保守域,属于CYP75B亚家族。该序列在GenBank中的登录号为KC430328。     

碧冬茄花特异表达基因启动子PchsA的克隆与序列分析

根据Ingrid M．报道的碧冬茄花特异表达基因CHSA启动子的序列设计并合成一对特异引物，以碧冬茄总DNA为模板，通过PCR扩增出约370bp大小的DNA片段，回收后克隆到pUCm—T质粒载体上，经转化、筛选确定重组子，酶切鉴定后送上海生工生物工程公司测序，得到片段长度为370bp．采用DSgene分析软件进行序列分析发现其基本具有启动子的所有保守序列，TATAbox，CCAATbox，Anther box，G—box，TACPyAT box，box1，box2，Capsite等，且经InternetBLAST程序和DSgene分析软件进行同源性对比和序列分析，显示序列与已报道序列同源性为96％，登陆GenBank，ID号为AY360358。     

烟草雄蕊特异表达启动子TA29的克隆及序列分析

采用SDS法提取烟草(Nicotiana tabacum)叶片总DNA,根据GenBank中相关序列设计并合成1对特异引物,通过PCR扩增获得一特异片段,并将其连接到pMD8-T载体上进行克隆测序.结果表明:该片段全长543 bp,与GenBank中报道的序列(AX012339)存在1个碱基的差异,同源性达99.8％;同时,采用生物软件对其进行序列分析,发现该片段含有启动子必备的核心元件:1个TATA-box、8个启动序列元件[PyPyAN (T/A) PyPy]以及1个CAAT-box、1个Cap site、1个I-box等元件,还存在与花粉特异性调控相关的AGAAA和GTGA等2个元件,推测该序列功能与雄蕊特异表达启动子TA29功能相同,从而为后期植物表达载体的构建及转基因奠定了基础.     

橡胶树乳管表达HbHMGR1基因双元表达载体构建与鉴定

[目的]克隆橡胶树乳管特异性强启动子HEV2.1(PHEV2.1),构建天然橡胶生物合成途径关键限速酶基因(HbHMGR1)的乳管特异性植物表达载体,为橡胶树遗传转化奠定基础.[方法]根据已报道的HEV2.1序列(GenBank登录号AY247789.1)设计1对特异引物,采用PCR从橡胶树热研7-33-97基因组DNA中克隆PHEV2.1,与HbHMGR1基因融合构建橡胶树乳管特异性植物表达载体,并以PCR和限制性内切酶酶切进行鉴定.[结果]用特异引物可从热研7-33-97基因组DNA中扩增获得1852bp的PHEV2.1片段,其与AY247789.1启动子序列的同源性为98.6%.将PHEV2.1与HbHMGR1基因融合构建乳管特异性植物表达载体pCAMBIA230 1-PHEV2.1-HbHMGR1,经PCR和限制性内切酶酶切鉴定证明植物表达载体构建成功.[结论]将PHEV2.1和HbHMGR1基因先构建到pCAMBIA3301载体上再克隆至pCAMBIA2301载体上,能有效解决直接克隆至pCAMBIA2301载体上出现PstⅠ突变、阻碍载体构建的难题,成功构建获得乳管特异性植物表达载体pCAMBIA2301-PHEV2.1-HbHMGR.     

水稻类黄酮3'-羟化酶基因克隆及植物表达载体的构建

参考GenBank中发布的水稻品种日本晴位于10号染色体的F3’H基因序列设计特异引物,用PCR方法从水稻基因组中克隆F3’H基因片段,并将该片段克隆到pMD18-T载体进行测序和序列分析。结果表明,克隆的F3’H基因全长1 789 bp,GenBank登录号为HQ876708,该基因与日本晴基因组序列同源性为100%。分别将F3’H基因插入植物双元表达载体pPZP2Ha3(-)和pPZP2Ha3(+)中,获得F3’H基因正义和反义植物表达载体,同时转入根癌农杆菌中。该研究为利用农杆菌介导法转化F3’H基因,进一步研究F3’H基因功能奠定基础。     

DREB1A转录因子的克隆及植物表达载体构建

采用CTAB法提取拟南芥叶片总DNA,根据GenBank中报道的DREB1A转录因子序列设计并合成1对引物,通过PCR扩增得到一特异片段,并将其连接到pGEM-T Easy Vector上进行克隆并测序.结果表明,该片段全长651 bp,与报道的DREB1A转录因子序列完全一致,以此克隆片段构建了由组成型启动子CaMV35S驱动DREB1A基因表达的植物表达载体pBI121/DREB1A,从而为后期花卉等植物的遗传转化及品种抗性改良奠定了基础.     

香蕉凝集素基因启动子5′远端的分离分析及鉴定

在已知香蕉果实特异表达凝集素(BanLec)启动子670 bp序列的基础上,利用染色体步移方法,克隆获得该段序列5′端上游远端序列330 bp,从而得到该启动子1 000 bp序列。通过Promoter predictions、Plant CARE软件分析表明,新获得的BanLec启动子5′端330 bp序列中具有更多组织特异性表达调控元件。构建总长度为1 000 bp的BanLec启动子表达载体,以35 S启动子和原有670 bp长度BanLec启动子表达载体为对照,利用基因枪转化香蕉根、叶和果实,测量GUS基因和GFP基因瞬时表达,结果证明长度为1 000 bp BanLec启动子为果实特异表达启动子,启动活性高于原有的670 bp BanLec启动子和35S启动子。     

Wun 1启动子 Me1 3′非转录区的克隆及Hrp基因植物表达载体的构建

采用PCR技术,分别从马铃薯、金花菊基因组DNA中扩增到了马铃薯损伤诱导启动子Wun 1,和对启动子活性有显著增强作用的Me1 3′非转录区。经序列同源性分析表明,马铃薯损伤诱导启动子Wunl与已知序列的同源性为96．86％,Me1 3′非转录区的同源性达99％。得到的Wun 1克隆与原序列有一定的差异．尤其在735～768处差异较大．为一新颖的启动子,现已注册到分子生物学GenBank数据库(GenBank,gi：AY485646)。利用来自欧文氏梨火疫病菌的Hrp基因与克隆的Wun 1启动子和Me1 3′非转录区构建了Wun 1-Hrp-Me1 3′植物表达载体pBI WHM,同时构建了CaMV 35S-Hrp-Me1 3′植物表达载体pBI HM,为下一步鉴定Wun 1启动子和Me1 3′增强子对Hrp基因表达活性的影响及通过遗传转化培育植物抗病品种奠定了基础。     

甘薯贮藏蛋白A基因5′端序列的克隆与分析

[目的]为开展Spo A基因表达调控规律的研究及利用SopA启动子片段构建甘薯高效表达载体提供理论依据。[方法]应用PCR技术从徐薯18中克隆出甘薯贮藏蛋白A基因5′端1条长度为348 bp的DNA片段,然后应用PLACE、PlantCARE在线启动子预测工具进行分析。[结果]Spo A启动子序列除含有TATA-box、CAAT-box等启动子的保守元件外,还有蔗糖诱导响应元件CMSRE1S、P8作用位点等重要的顺式作用元件,以及一些其他调控序列如MYB结合位点。从序列分析结果可以推测该基因的启动子具有蔗糖创伤诱导响应的功能。[结论]该研究分析和推测了Spo A启动子序列中的作用调控元件,为今后利用该启动子构建甘薯高效表达载体奠定了基础。     

人乳铁蛋白乳腺特异性表达载体的构建

[目的]以小鼠基因组为模板克隆乳清酸蛋白(whey acidic protein gene,WAP)5′和3′调控区,并构建人乳铁蛋白(Human Lactoferrin,hLTF)乳腺特异性表达载体。[方法]以高保真PCR技术扩增WAP5′和WAP3′长度分别为3.5 kb和4.6 kb的DNA片段,并克隆测序,应用体外连接技术连接pcDNA3.0、WAP5′、WAP3′和hLTF,转化连接产物,以限制性内切酶酶切、PCR验证和琼脂糖电泳鉴定阳性克隆。[结果]内切酶酶切及PCR鉴定结果显示,WAP5′和WAP3′基因克隆成功,其hLTF乳腺特异性表达载体构建正确。[结论]成功克隆WAP5′和WAP3′调控区;成功构建了hLTF乳腺特异性表达载体pW2-hLTF。     

AtDREB2B基因的克隆及植物表达载体的构建

[目的]获得耐旱转录因子的植物表达载体,进而转化植物获得耐旱性提高的新植物株系。[方法]提取脱水处理的拟南芥总RNA,利用AtDREB2B特异引物通过RT-PCR扩增出1.2kb片段,并将其克隆至pBS-T上,测序。[结果]序列分析表明,该克隆序列与GenBank上登录AtDREB2B基因序列的一致性为100%。进一步通过片段的亚克隆,将其构建至植物表达载体pCAMBIA1301和pBin438上,分别由rd29A启动子和重复35S启动子调控基因表达。[结论]成功构建了2种AtDREB2B的植物表达载体,并通过冻融法转化根癌农杆菌GV3101,为农杆菌介导的AtDREB2B基因对植物的遗传转化奠定基础。     

保卫细胞中特异表达启动子片段缺失后表达载体的构建

iMyAP基因启动子的核心启动子370 bp片段能启动基因在保卫细胞中特异性表达。将其进行缺失,克隆得到370 bp、308bp和150 bp的启动子片段,与pMD18-T载体连接并进行序列分析后用BLAST软件作同源分析的结果显示,它们的核苷酸序列与GenBank中登陆的iMyAP启动子片段的核苷酸序列一致。将这3个启动子片段分别与pCAMBIA-1303质粒相连,构建得到表达载体。     

猪核转录因子C/EBPβ基因3′末端部分序列的克隆

[目的]研究猪核转录因子C/EBPβ,扩增C/EBPβ3′非翻译区（3′UTR）部分序列。[方法]以报道的猪C/EBPβ基因片段（DQ450678.1）为模板设计引物,应用3′末端快速扩增技术（3′RACE技术）进行扩增。[结果]成功克隆猪核转录因子C/EBPβ的3′UTR,并获得GenBank登录号：FJ869121。[结论]与GenBank中报道的其他哺乳动物相应序列进行比较分析,猪核转录因子C/EBPβ的3′UTR序列与人C/EBPβ基因核苷酸序列BLAST比对,同源性为93%,为克隆其基因组全长及分析其功能奠定了基础。     

山葡萄F3’5’H基因的克隆与表达及其启动子5′端缺失片段的功能分析

通过克隆山葡萄（Vitis amurensis）类黄酮-3’5’-羟化酶（flavonoid-3’,5’-hydroxylase,F3’5’H）基因及其启动子,并进行基因的原核表达和启动子不同缺失片段的瞬时表达,研究山葡萄不同种类花色苷的形成机制。克隆得到F3’5’H基因全长1 527bp,分析其理化性质发现,‘双红’品种F3’5’H较‘双丰’品种有所差异,通过对F3’5’H重组蛋白体外表达条件的探究,在温度为25℃、培养时间为11h且IPTG浓度为0.8mmol·L-1的条件下,目的蛋白在上清样品中有与预测重组蛋白分子量大小一致且较高浓度的表达带。山葡萄F3’5’H基因启动子序列共1 271bp,启动子序列中除具有核心启动子元件CAAT-box和TATA-box外,还有一系列光响应元件。采用启动子缺失技术研究不同长度缺失片段启动子在烟草中的瞬时表达,发现随着F3’5’H启动子缺失片段长度的增加,GUS酶活性呈先上升后下降的趋势。     

拟南芥CBF3基因克隆和植物表达载体的构建

[目的]克隆拟南芥CBF3基因并构建植物表达载体pCAMBIA1301-Rd29A-CBF3。[方法]从模式植物拟南芥中克隆分离出转录因子CBF3与逆境诱导型启动子Rd29A的DNA序列,构建植物表达载体。[结果]克隆得到的CBF3与GenBank数据库所公布序列比对发现,同源性达到100%,全长为750bp;克隆克隆得到的Rd29A与GenBank数据库公布序列比对发现,同源性达到100%,全长为1425bp。[结论]以双元载体pCAMBIA1301为基础,植物表达载体pCAMBIA1301-Rd29A-CBF3被成功构建,对提高植物耐盐、耐旱和耐寒性有很大帮助。     

△6-脂肪酸脱饱和酶基因种子特异表达载体的构建

以napA基因序列设计引物,以甘蓝型油菜中油821基因组总DNA为模板,通过PCR扩增,克隆了种子特异表达napin启动子。序列分析表明,试验得到扩增片段长1148bp,含有其它napin启动子序列共有的高度保守序列。将扩增序列与真菌匍枝根霉Δ6-脂肪酸脱氢酶基因RnD6D连接,构建了RnD6D的种子特异表达载体pCNR,为获得高产γ-亚麻酸的转基因油菜奠定了基础。     

人泛素基因原核表达载体构建、表达及鉴定

[目的]构建含人泛素(Ubiquitin,Ub)基因的原核表达载体,并在大肠杆菌表达系统中表达。[方法]应用PCR扩增人Ub基因片段,插入表达载体pGEX-4T-1中,转化大肠杆菌BL21(DE3)PLysS,经诱导表达及鉴定。[结果]PCR扩增出约228bp的基因片段,克隆至载体后,经测序与GenBank中的一致,表达蛋白相对分子质量约34000,纯化后鉴定为目的蛋白。[结论]已成功获得人Ub蛋白,为进一步的研究和应用奠定了基础。