玉米ZmPRR1-1基因启动子的克隆及序列分析

克隆玉米伪应答调控基因ZmPRR1-1启动子并对其序列进行分析,以期为深入研究ZmPRR1-1基因的调控机制及基因功能提供参考。以玉米黄早4的叶片为供试材料,参考已公布玉米自交系CML247基因组中ZmPRR1-1启动子的序列信息设计引物,克隆ZmPRR1-1基因的启动子,并利用生物信息学对启动子中的核心区域、顺式作用元件、转录因子结合位点和CpG岛进行预测分析。克隆得到长度约2 600 bp的ZmPRR1-1启动子,预测ZmPRR1-1启动子可能存在2个核心启动子区域,除了存在核心元件TATA-box和启动子增强元件CAAT-box外,还存在光响应、激素应答、胁迫响应等顺式作用元件。转录因子结合位点分析表明,ZmPRR1-1启动子区中预测包含ERF在内的6种转录因子家族,此外在启动子区域中预测存在4个符合限定条件的CpG岛区域。玉米ZmPRR1-1启动子区域存在丰富的顺式作用元件和转录因子结合位点,暗示ZmPRR1-1可能受到外界多种类型调控因子的调控并启动转录起始,且在多种调控网络中发挥功能。     

玉米BBR-BPC基因家族全基因组鉴定及表达分析

对玉米BBR-BPC基因家族进行全基因组鉴定,分析基因结构、染色体分布和启动子顺式作用元件结合位点、分布和数量情况以及编码蛋白的理化性质、保守基序和蛋白二级三级结构、进化关系,基于转录组的结果研究基因的组织表达模式和高温、干旱等非生物胁迫以及外源生长素等诱导表达模式。结果表明,玉米BBR-BPC家族共有4个成员,家族基因的结构存在较大的差异,且存在可变剪切,共编码9个蛋白。定位分析发现,BBR-BPC1.1和BBR-BPC4定位在细胞核,其余除定位在细胞核,叶绿体中也有分布。BBR-BPC启动子区存在多种逆境胁迫、植物激素、组织部位特异表达、光响应等顺式作用元件。BBR-BPC成员在玉米不同材料、不同组织部位中的表达水平差异较大且受热、干旱等胁迫调控。在B73和Mo17材料中,BBR-BPC受热胁迫诱导表达,与qRT-PCR验证结果一致。研究结果表明,ZmBBR-BPC基因家族不同成员会在特定部位激活或者抑制相关基因表达,响应非生物胁迫。     

巴西橡胶树HbWRKY1基因5′调控序列的克隆及功能初步鉴定

为深入研究巴西橡胶树HbWRKY1基因的表达调控机制,采用染色体步移法克隆了HbWRKY1基因的5′调控区序列。结果表明,该序列具有预测的核心启动子区域位于-6~-57 bp,转录起始位点位于翻译起始位点上游41 bp处;该序列具有TATA-box,CAAT-box和GATA-box等多个典型的真核生物启动子基本的顺式作用元件,同时还具有低温响应元件LTR,赤霉素反应元件GARE-motif,生长素响应元件TGA-element和脱落酸响应元件ABRE等参与激素调控元件,此外还有与MYB结合的MBS元件,热胁迫反应的HSE,厌氧诱导元件ARE和增强诱发厌氧反应的GC-motif等顺式作用元件。构建了不同长度的HbWRKY1启动子片段的植物表达载体并转化本生烟草, 通过潮霉素抗性和PCR鉴定,获得了转基因植株。对获得的转HbWRKY1不同长度启动子片段的转基因T1植株GUS染色发现,植株的茎、叶柄、主叶脉和根中均可呈现蓝色,表明HbWRKY1基因的5′调控区可以启动GUS基因的表达, 具有启动子的活性。     

巴西橡胶树HbWRKY1基因5'调控序列的克隆及功能初步鉴定

为深入研究巴西橡胶树HbWRKY1基因的表达调控机制,采用染色体步移法克隆了HbWRKY1基因的5'调控区序列.结果表明,该序列具有预测的核心启动子区域位于-6～-57 bp,转录起始位点位于翻译起始位点上游41 bp处;该序列具有TATA-box,CAAT-box和GATA-box等多个典型的真核生物启动子基本的顺式作用元件,同时还具有低温响应元件LTR,赤霉素反应元件GARE-motif’生长素响应元件TGA-element和脱落酸响应元件ABRE等参与激素调控元件,此外还有与MYB结合的MBS元件,热胁迫反应的HSE,厌氧诱导元件ARE和增强诱发厌氧反应的GC-motif等顺式作用元件.构建了不同长度的HbWRKY1启动子片段的植物表达载体并转化本生烟草,通过潮霉素抗性和PCR鉴定,获得了转基因植株.对获得的转HbWRKY1不同长度启动子片段的转基因T1植株GUS染色发现,植株的茎、叶柄、主叶脉和根中均可呈现蓝色,表明HbWRKY1基因的5'调控区可以启动GUS基因的表达,具有启动子的活性.     

陆地棉焦磷酸酶基因GhVP的启动子序列分析

为了筛选棉花耐盐转基因育种所需的诱导型候选启动子，本研究根据陆地棉焦磷酸酶基因GhVP的cDNA序列和陆地棉基因组序列，获得陆地棉焦磷酸酶基因GhVP启动子序列，并对其进行生物信息学分析。结果表明，该启动子具有多个基本元件TATA-box和CAAT-box，并含有多种逆境胁迫诱导相关的响应元件，含有丰富的光响应元件以及其他多种顺式作用元件。推测GhVP基因的转录同时受光、高温、干旱、创伤、脱落酸诱导，受生物钟控制的顺式元件调控，参与棉花的生长发育。     

陆地棉脱水素基因GhDHN1启动子序列分析

为了筛选棉花抗逆转基因育种的候选启动子,根据陆地棉脱水素基因GhDHN1的cDNA序列和陆地棉基因组序列,利用生物信息学分析方法,获得棉花陆地棉脱水素基因GhDHN1启动子序列。结果表明,该启动子上多个位点含有启动子的基本元件TATA-box和CAAT-box,并含有非生物逆境胁迫响应元件、响应植物激素顺式作用元件、多种光调控相关的顺式作用元件以及胚乳表达顺式调控元件等。推测GhDHN1基因的启动子受光诱导,同时受低温和干旱胁迫等非生物逆境的诱导,参与棉花的生长发育。     

GmAGL15基因启动子的克隆及序列分析

为探明大豆CanAGL15基因的表达调控规律,应用电子克隆技术从大豆基因组中克隆了CanAGL15 1000 bp的启动子序列,用PLACE在线启动子预测工具分析表明:该序列含有启动子的一般结构,如TATA-BOX、CAAT-BOX.另外还含有一些顺式作用元件,如调控GmAGL15的组织特异的和特定发育阶段的表达,对胁迫的应答,对光的响应,以及反馈调节,推测大豆GmAGL15基因表达有相应组织特异性,可能受蔗糖、生长素和乙烯等的调控.用FootPrinter和PLACE在线工具对大豆与拟南芥等其他4种植物的同源基因启动子的顺式元件进行比较,发现不同植物的启动子既有保守性,又有多样性,转录因子结合位点的分布相似,但也有区别,暗示了CanAGL15基因表达调控的精确性或多样性.     

野生木薯中蔗糖合酶基因I的启动子克隆与调控区域鉴定

克隆了野生木薯蔗糖合酶I基因的5′侧翼序列,发现其5′UTR区存在一个前导内含子,为了探究该基因启动子的调控区域以及前导内含子的可能功能,构建了6个侧翼序列梯度缺失载体并转化烟草。结果表明:野生木薯蔗糖合酶I基因的前导内含子可单独起始基因的转录,部分启动子序列的缺失会对基因的转录活性产生较大影响;不同缺失载体烟草转化株响应ABA的程度和方向存在差异,可能与ABA响应相关顺式作用元件的分布以及启动子序列与前导内含子的互作相关。该结果将会对木薯蔗糖合酶I基因的遗传改良提供理论指导。     

小麦LEAsm基因及其启动子的克隆与功能研究

胚胎发育晚期丰富蛋白(LEA)是一个小的高亲水性的蛋白家族,该蛋白家族在逆境胁迫下大量积累,保护植物免受逆境胁迫。LEA蛋白可分为7组,其中重复的11-氨基酸基序是第3组LEA蛋白的特征。为深入分析第3组LEA蛋白在小麦响应逆境胁迫中的作用机制,利用芯片技术从小麦表达谱中筛选出一个渗透胁迫诱导表达的第3组LEA蛋白基因TaLEAsm,然后根据该基因序列设计引物筛选石麦15的BAC文库,获得1个含有该基因的BAC单克隆,以该BAC单克隆质粒为模板,通过BAC延伸测序克隆了TaLEAsm基因及其启动子序列,并对TaLEAsm序列特征、表达模式和启动子功能进行了初步分析。结果表明,TaLEAsm基因序列仅含有1个105bp的内含子,其开放读码框长675bp,编码224个氨基酸。TaLEAsm含有10个11-氨基酸重复序列,属于第3组LEA蛋白。低温、高盐和渗透胁迫均诱导TaLEAsm基因上调表达,但在根和叶中表达模式不同。在TaLEAsm基因起始密码子上游1 500bp序列中,预测含有14个逆境响应顺式元件。在拟南芥中,TaLEAsm基因启动子能够启动GUS基因表达,渗透胁迫诱导GUS基因明显上调表达。以上结果表明,TaLEAsm为小麦脱水响应基因,其启动子为渗透胁迫诱导启动子。     

大豆miR164家族的生物信息学分析

microRNA164是一个高度保守的miRNA家族,广泛参与植物的细胞和生理过程。本论文旨在采用生物信息学方法,了解大豆miR164基因家族在大豆生长发育及逆境胁迫应答过程中扮演的重要角色,为其在大豆的分子育种和品种改良方面的研究提供理论基础。利用miRNA、Plant MicroRNA Database、PLACE和NCBI数据库以及Clustal X2. 0、MEGA 5. 0和DNAMAN软件对gma-miR164基因家族的序列情况、染色体定位、靶基因调控功能、启动子元件、二级结构和系统发育树进行生物信息学分析。在miRBase中搜索到11条gma-miR164基因同源序列,分别分布在7条染色体上,其中以位于Chr3上的序列最多,共有3条,位于Chr10和Chr19上各有2条,而在Chr02、Chr09、Chr18和Chr20上各有1条。11个gma-miR164基因家族成员共预测到6个靶基因,均为NAC转录因子。gma-miR164基因家族成熟序列的碱基保守性很高,其前体序列均可形成稳定的二级茎环结构。启动子中顺式调控元件分析表明,ABRE、DRE、MYB和MYC这4个元件在gma-miR164基因家族启动子序列中分布不均,其中以MYB和MYC元件数目居多。本研究为探寻miR164基因家族在逆境胁迫应答中的调控作用提供了数据基础和理论依据。     

铁皮石斛DoAGL6基因及启动子克隆与分析

AGL6基因是MADS-box转录因子家族中的一员,是植物特有的转录调控因子,参与花器官形成,对唇瓣的形成起到关键作用。获得铁皮石斛DoAGL6基因及其启动子,并进行生物信息学分析,对DoAGL6基因启动子进行瞬时表达活性验证,可为进一步研究DoAGL6基因的功能提供参考。本研究克隆DoAGL6基因及其上游的启动子序列,利用在线软件对克隆得到的目的基因序列、启动子序列进行预测,分别构建由全长启动子和5'端缺失启动子驱动GUS的重组表达载体并瞬时转化拟南芥及铁皮石斛原球茎,探究其表达活性。结果表明,成功克隆了DoAGL6基因及其启动子,DoAGL6基因编码区长729 bp,编码243个氨基酸,编码蛋白分子式为C₁₂₁₃H₁₉₅₅N₃₅₉O₃₇₅S₁₂,预测亚细胞定位于细胞核中;保守结构域分析表明,DoAGL6具有保守的MADS-box和K-box两个结构域,属于MADS基因家族MIKC亚家族。启动子序列长度为1891 bp,顺式作用元件分析结果显示,DoAGL6基因启动子中除了核心启动元件TATA-box、CAAT-box外,还有许多其他顺式作用元件,如脱落酸响应元件（ABRE）、光反应顺式调节元件（G-Box）、茉莉酸甲酯响应元件（TGACG-motif）、MADS-box蛋白结合位点（GArG-Box）等。成功构建融合表达载体pCAMBIA1300-A1-promoter::GUS、pCAMBIA1300-A2-promoter::GUS、pCAMBIA1300-A3-promoter::GUS,拟南芥和铁皮石斛原球茎瞬时转化及GUS组织化学染色结果表明,随着启动子5'端缺失片段的增长,GUS活性逐渐降低,启动子活性逐渐减弱,即全长启动子A1（-1891~1）的活性最强,5'端缺失片段A2（-1488~1）次之,A3（-784~1）活性最弱。瞬时转化后的拟南芥和铁皮石斛原球茎GUS染色均呈现蓝色,但与对照相比均较浅,说明全长启动子和2个5'端缺失启动子都具有驱动GUS的活性,但启动活性都比CaMV35S启动子的启动活性弱。     

4条小麦保守MicroRNAs的表达谱分析及其靶基因预测

为鉴定与小麦发育相关的MicroRNA(miRNA)及了解其调控作用,在前期构建小麦5叶期幼苗、抽穗期旗叶及花后5、10和20 d籽粒的小RNA库并进行高通量测序的基础上,从小麦样品间有差异表达的miRNAs中选取4条丰度较高且差异表达明显的保守miRNAs序列(miR168、miR167、miR396和miR159),进行表达模式的半定量和实时定量RT-PCR验证及靶基因的预测分析。结果表明,4条miRNAs的表达量在旗叶中最高,在幼苗中次之,在正在发育的籽粒中较低,与测序数据大致相符。预测得到的靶基因都是可能参与小麦生长发育的基因。     

小麦转录因子 TaDREB6基因启动子的克隆及活性分析

启动子的分析有助于解析植物抵御不良环境的机制。植物DREB转录因子参与对干旱、低温和高盐等胁迫的响应,在抗逆中起着重要作用。本研究利用反向PCR方法从小麦中克隆获得DREB转录因子TaDREB6基因启动子,长度为1 705 bp。PLACE和PlantCARE分析发现,TaDREB6基因启动子包含多种胁迫相关元件。构建由TaDREB6基因启动子驱动的GUS植物表达载体,转化小麦成熟胚愈伤组织,组织化学染色结果表明,TaDREB6基因启动子是诱导型启动子,受干旱、低温、盐、脱落酸和水杨酸等胁迫诱导。Real-time PCR显示,TaDREB6基因受多种胁迫诱导表达,与TaDREB6启动子活性分析结果一致,这些结果为进一步分析DREB转录因子的功能提供了依据。     

灰树花gpd-GF启动子的克隆与表达载体的构建

根据已经报道有强启动子活性的香菇gpd启动子设计引物,从灰树花基因组PCR扩增获得大小分别为1018,615bp的2个片段gpd-GF1和gpd-GF2,通过DNA序列测定得知二者的大小分别为1018,615bp,经NCB1中的BLASTN比较,gpd-GF1,gpd-GF2与已报道的香菇中克隆的gLeGPD基因上游序列的同源性分别为96%,98%,通过启动子预测软件分析,结果表明,gpd-GF1和gpd-GF2含有多个顺式作用元件如TATA box,GAtA box,CAAT box等,初步证实 gpd-GF1,gpd-GF2可能有较强的启动子活性。将gpd-GF1,gpd-GF2分别与切除CaMV35S启动子的pCAMB1A1301大片段进行亚克隆,构建成表达载体pCBgpdGF1和pCBgodGF2。     

大豆F-box基因Glyma08g11030启动子克隆及植物表达载体构建

本研究以大豆Williams 82的基因组DNA为原始材料,根据前期预测的Glyma08g11030启动子序列用DNAMAN8.0设计引物,通过常规PCR方法克隆获得了Glyma08g11030基因上游长度为3 000 bp的启动子序列。在PlantCARE植物启动子区域在线预测网站上查询,预测的结果显示Glyma08g11030启动子序列里含有数量众多、功能各异的顺式作用元件。其中以TATA-box和CAAT-box这两个基本的顺式作用元件最多,此外还有许多与应答相关的顺式作用元件,如干旱、热、光、激素等。根据这些顺式作用元件在Glyma08g11030启动子序列中的位置对启动子序列进行截短并分别设计引物,采用PCR方法成功截出了3段长度分别为2 492,1 185和342bp的启动子序列,将3段序列替换pCAMBIA3301载体双酶切出的CaMV35S启动子序列,并构建了3个启动子序列驱动GUS植物融合表达载体,从而得到含不同顺式作用元件的启动子序列。研究结果将为以后分析Glyma08g11030启动子的功能和作用机理提供前期准备。     

玉米ZmNAS1和ZmNAS2基因启动子的克隆与序列分析

根据已知玉米全基因组序列设计引物,采用PCR方法从基因组DNA中克隆两种玉米材料的Zm-NAS1和ZmNAS2基因启动子,利用生物信息学软件对启动子元件进行分析预测并比较在两种材料间差异。结果表明,ZmNAS1基因启动子在两种材料上差异明显,沈137较K12除一段574bp缺失外,他们之间还有24处单核苷酸多态性位点;两种材料间的ZmNAS2基因启动子无差异。ZmNAS1和ZmNAS2基因启动子均具有一些与光调控、激素诱导、响应逆境胁迫等有关的顺式作用元件,但数目存在一定差异;两个基因启动子上都有一定数目缺铁诱导元件的核心序列。根据启动子元件分析,初步判断ZmNAS1和ZmNAS2基因除受缺铁诱导表达外,还可能受到其他多种信号的共同调控,是一个复杂的调控过程。此外,ZmNAS1基因启动子在两种材料间差异明显,推测该基因在两种材料间受到的表达调控水平也不相同。     

龙眼miRNA合成途径相关基因的鉴定及表达分析

为了解龙眼miRNA合成途径相关基因的生物学功能,本研究依据龙眼第3代基因组数据对龙眼miRNA合成途径相关基因进行了鉴定和生物信息学分析,并利用龙眼转录组对其在体胚发生早期定量表达进行分析.研究结果如下:共鉴定到12条龙眼miRNA合成途径相关基因,分别是DlDDL1、DlDDL2、DlDDL3、DlDCL1、DlS...     

小麦PHO基因家族全基因组鉴定及表达分析

PHO基因家族主要参与磷酸盐的转运,在植物生长发育中起重要作用。为研究小麦PHO基因家族成员的潜在功能,本研究从小麦全基因组中鉴定PHO基因家族成员,并利用生物信息学手段对其基因结构特征、蛋白结构域、系统进化、顺式作用元件及表达特性进行分析。结果在小麦全基因组中共鉴定到12个PHO基因家族成员,所有成员均含有SPX和EXS结构域。系统进化、保守结构域和基因结构分析发现,小麦PHO蛋白与拟南芥PHO1-H1蛋白以及水稻PHO1蛋白亲缘关系较近;除TaPHO7、TaPHO10、TaPHO11和TaPHO12蛋白缺少部分基序外,其余小麦PHO蛋白均具有完整基序,且同一亚组内的成员具有相似的蛋白保守结构域和基因结构,说明PHO亚家族成员间高度保守。顺式作用元件分析发现,小麦PHO基因启动子区域含有与磷调控相关的激素诱导、光响应、低温响应等元件。基于RNA＿seq数据的组织特异性分析发现,大部分PHO基因在根中的表达量较高。qRT-PCR分析发现,低磷胁迫处理下磷高效小麦品种小偃54地下部分(根) TaPHO7和 TaPHO8基因的表达量显著高于对照。     

苎麻纤维发育相关的3个miRNA鉴定与表达分析

研究以苎麻品种中苎1号为材料,开展其茎皮小RNA(miRNA)测序.结果显示,在苎麻茎皮中,共检测到378个miRNA,分析了4个管家基因在苎麻6个部位中的表达水平,发现18s在各组织中稳定表达.以18s基因作为内参基因,分析了3个候选miRNA(miR156、miR166和miR828)在苎麻6个部位中的表达谱,发现...     

CaDREB3启动子分离及其缺失体转基因烟草的获得

CaDREB3是辣椒DREB家族中1个成员,为明确CaDREB3受逆境胁迫诱导表达的分子机制,从辣椒基因组DNA中分离获得了CaDREB3上游的启动子,利用生物信息学软件进行顺式作用元件的分析,结果表明该启动子的TATA框为起始密码子ATG上游-89 bp至-86 bp的TATA,同时含有多种与逆境胁迫相关的顺式作用元件,如ABRE、HSE、MYB和TCA等,并使用Gateway技术构建了启动子6个缺失体的GUS融合载体,获得了6个缺失体的烟草转基因植株,这些结果为将来分析该启动子应答逆境胁迫的调控区域奠定了一定的基础。