玉米In5-2启动子功能区域结构分析

摘要： 利用PCR技术获得6个不同长度的玉米In5-2启动子5'端缺失片段，分别克隆到植物表达载体p1301后转化烟草。GUS活性定量检测结果显示，玉米In5-2的基础转录区域可能位于ATG上游-1 520~-1 431 bp之间。利用DNAMAN软件分析在-1 108~-1 079 bp和-891~-864 bp之间存在着2个茎环结构，推测茎环结合蛋白位点可能位于-1 079~-897 bp之间，且ATG上游-388~-86 bp之间可能存在乙酰苯胺类化合物诱导元件。     

拟南芥低温诱导cor15a基因的启动子克隆及在转基因马铃薯中的表达

利用PCR方法从拟南芥(Arabidopsis thaliana)品种Columbia的基因组中扩增出低温诱导基因cor15a的启动子片段并插入克隆载体。序列分析表明，克隆的启动子长900bp，与目前已经发表的启动子序列完全一致。将此启动子插入pBI121的gus基因及NOS终止子上游构成表达载体pLB，通过直接法导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404，并转化马铃薯(Solarium tuberosum)获得转化再生植株。再生植株PCR检测和PCR-Southern鉴定结果证明，cor15a基因启动子已经成功地转入到马铃薯植株基因组中。GUS组织染色证明拟南芥cor15a启动子在马铃薯中也同样具有低温诱导表达的能力。     

拟南芥CycD2基因在水稻中的表达及初步分析

细胞周期蛋白CycD2基因是在拟南芥（Arabidopsis thaliana）基因组中发现的，对调节细胞周期具有重要作用的调控因子。研究利用RT-PCR技术由拟南芥幼苗mRNA扩增了CycD2基因，构建了超量表达载体并对单子叶植物水稻（Oryza sativa ssp. japonica）进行了转化。对获得的转基因植株进行半定量RT-PCR分析表明，CycD2 mRNA的确能够在水稻中积累。超量表达CycD2的转基因水稻植株在发育早期生长与发育加快，表现为幼苗植株根长和株高均显著高于对照（转空载体植株），加快了水稻的生长速率。     

水稻psb A启动子诱导的GUS基因在烟草叶绿体中的瞬间表达

利用水稻ｐｓｂＡ基因的启动子与ＧＵＳ基因融合构成叶绿体瞬间表达载体ｐＲＧ６，通过基因枪法将该质粒导入烟草叶片细胞叶绿体中，得到ＧＵＳ基因的瞬间表达。ＧＵＳ反应产生的监色沉淀局限于细胞内某一特写区域，而在核质表达载体ｐＢＩ１２１转化的细胞中蓝色沉淀分布于整个细胞质中。实验表明单子叶植物叶绿体水稻ｐｓｂ Ａ基因的启动子可以十分有效地在双子叶植物烟草细胞叶绿体中起作用，在观察时采用了植物组织切片中的二甲     

月季花瓣中农杆菌介导的基因瞬时表达体系的优化及其在RNAi中的应用

在植物中通过农杆菌介导的基因瞬时表达和基于RNAi的基因沉默可便捷高效地研究基因功能。本研究采用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)注射侵染法,利用GUS作为报告基因,探讨了月季(Rosa hybrida)品种、农杆菌菌株、开花级别、花瓣位置、农杆菌侵染浓度和侵染液成分等因素对月季花瓣中基因瞬时表达效果的影响。结果表明,月季品种蜜糖3级切花的中层花瓣中瞬时表达效果最佳;农杆菌菌株GV3101介导的瞬时表达效果最好,侵染浓度以OD600=0.9为宜,添加10 mmol/L MgCl2及10 mmol/L MES的侵染液效果优于重蒸水。同时,利用上述优化瞬时表达体系进行RNAi沉默,成功抑制了外源报告基因GUS和内源基因RhSAG的表达。相比对照,RhSAG沉默花瓣的萎蔫速度较慢,说明衰老进程得到延缓。该体系的优化为月季花瓣中基因功能的鉴定提供了有效工具。     

小金海棠Fe3+-螯合还原酶MxFRO2基因启动子的克隆与表达分析

通过染色体步移法从小金海棠（Malus xiaojinensis）基因组中克隆了三价铁螯合还原酶（ferric chelate reductase, MxFRO2）基因翻译起始位点上游1 738 bp的启动子序列。生物信息学分析表明,该启动子片段中存在光响应元件G-box、生长素应答元件、铜元素响应元件、TATA-box、CAAT-box等顺式作用元件。从TAIR网站获得了拟南芥（Arabidopsis thaliana）中8个FRO基因上游的启动子序列,通过PlantCARE分析了其与MxFRO2启动子的异同。根据在线预测结果,克隆了翻译起始位点上游1 644 bp（MxFul）和259 bp（MxD1）两段序列,构建了其与GFP融合的瞬时表达载体,并将重组质粒通过PEG介导法分别转化拟南芥叶片原生质体,结果表明,小金海棠MxFul和MxD1两段启动子序列都能驱动GFP蛋白在拟南芥原生质体中的瞬时表达。     

两种质粒中gus基因在植物细胞和根癌农杆菌中的表达特性研究

以含有基因转化操作过程中常用的两种质粒载体pBI121和pCAMBIA2301的根癌农杆菌EHA105为材料,分别转化甜瓜子叶,应用组织化学方法检测了甜瓜子叶和子叶培养后的愈伤组织及根癌农杆菌菌液的瞬时转化效果,研究了两种不同的质粒载体上所含的gus基因在根癌农杆菌中和植物细胞中的表达特性。结果表明,不同质粒载体上所含的gus基因的表达特性不同,质粒载体pBI121上所含的gus基因既能在植物细胞中能表达,也能在根癌农杆菌细胞中表达,而质粒载体pCAMBIA2301上所含的gus基因能在植物细胞中表达,但是不能在根癌农杆菌细胞中表达。     

瞬时表达黄瓜花叶病毒部分复制酶基因和番茄花叶病毒移动蛋白基因的dsRNA能阻止相关病毒的侵染

根癌农杆菌介导的瞬时表达法已开始用于研究RNA沉默，在非转基因植物细胞中，如能建立借助于根癌农杆菌介导的瞬时表达法。考察反向重复片段转录出的dsRNA对入侵病毒的干涉作用，则可以快速预测所构建重组载体用于抗病毒基因工程的效果。本研究证明用根癌农杆菌浸润法在植物的叶片组织中瞬时表达dsRNA，可以阻止相关病毒的侵染。     

玉米赤霉烯酮降解酶基因zlhy-6在枯草芽孢杆菌中的表达

玉米赤霉烯酮(ZEN)是具有雌激素作用的次生代谢产物,可以被来源于Gliocladium roseum的内酯水解酶降解为无毒物质。为了实现玉米赤霉烯酮降解酶基因zlhy-6在枯草芽孢杆菌中的表达,获得不含抗生素抗性基因的食品级重组枯草芽孢杆菌,本研究采用一步克隆及重叠延伸PCR的方法构建了单启动子和包含Hpa Ⅱ和P43双启动子的表达质粒,将质粒转化到枯草芽孢杆菌中,获得重组菌株168/pMA5-zlhy-6和168/pMA5-P43-zlhy。然后构建了重组整合载体amy-p43-zlhy,将zlhy-6基因整合到枯草芽孢杆菌168的基因组中。通过Cre/lox系统敲除抗生素抗性基因,获得整合了P43-zlhy表达盒的食品级重组枯草芽孢杆菌BZ-zlhy。将构建的3个重组菌株在37℃、pH值7.5条件下培养36 h,结果显示,双启动子表达载体重组菌株的最高酶活性为2.2 U·mL^-1,是单启动子菌株的1.2倍。双启动子重组菌株表达的降解酶对ZEN(4 μg·mL ^-1,30 min)的降解率为65.1%。重组菌株枯草芽孢杆菌BZ-zlhy表达水平最低(0.4 U·mL^-1)。本研究实现了玉米赤霉烯酮降解酶在枯草芽孢杆菌中表达,同时构建了不含抗生素抗性基因的食品级重组枯草芽孢杆菌,为玉米赤霉烯酮降解酶的工业化生产奠定了基础,也为解决粮食储藏和饲料生产中的ZEN污染提供了思路。     

水稻单C_2H_2型锌指基因ZOS2-01的表达与功能分析

拟南芥超雄基因（SUPERMAN,SUP）是一个单C2H2锌指基因。该基因突变后会造成雌蕊同源转化为雄蕊,正常的心皮发育受阻,因此SUP在控制花第3/4轮边界的建立和胚珠的发育中起重要作用。为了探知水稻中的SUP同源基因是否也存在类似的功能,我们根据拟南芥SUP的功能结构域,从水稻中克隆了一个与SUP类似基因,命名为ZOS2-01,并对其表达和功能进行了分析。结果表明,ZOS2-01与拟南芥的SUP和矮牵牛的PhSUP1在系统进化树上处于同一分支且与SUP的功能结构域完全相同。定量PCR和GUS表达分析表明,除胚乳外,ZOS2-01几乎在所有组织和器官中表达,但在幼穗中的表达量最高,暗示它可能参与了水稻的营养生长和花器官发育的调节。然而,采用RNA干扰和过量表达的方法减少和增加ZOS2-01的表达并没有明显影响水稻的生长发育,转基因水稻的营养生长正常,花器官发育也没有明显异常且结实正常。这些结果表明,尽管水稻ZOS2-01与拟南芥SUP具有相同的功能结构域,但它们的表达和功能可能已出现了分化,或者水稻中存在多个功能冗余的SUP类似基因。     

玉米乙烯应答元件结合蛋白基因启动子克隆与功能验证

为了给玉米转基因研究提供更多的非生物逆境诱导启动子,寻找只在逆境胁迫条件下适当驱动外源抗逆基因的表达,在生物信息学分析的基础上,克隆与水稻DREB1B转录因子基因同源的玉米乙烯应答元件结合蛋白基因sb CBF6的启动子psb CBF6,在非生物逆境应答元件分析和实时定量PCR验证其非生物逆境胁迫响应特性后,用以构建驱动报告基因GUS的表达载体,并使用基因枪法转化玉米愈伤组织,通过愈伤组织的GUS荧光值与荧光素酶发光值的比值,评价psb CBF6启动子在非生物逆境胁迫及激素诱导条件下的驱动活性。结果表明,sb CBF6基因在各种非生物逆境胁迫下差异表达。psb CBF6启动子长1 479 bp,存在多种与非生物逆境胁迫应答相关的调控元件,可在非生物胁迫条件下驱动外源抗逆基因在转基因植物中诱导表达。试验结果为研究抗逆转基因玉米提了供参考。     

三倍体毛白杨PtDRG02基因启动子的瞬时表达分析

本研究利用PCR技术从三倍体毛白杨（（Populus tomentosaxP．bolleana）xP．tomentosa）基因组DNA中扩增获得抗病相关PtDRG02基因的一个启动子区（包括其下游5’端非编码区序列）,命名为Ptp01。以β-葡萄糖苷酸酶（舢）基因为报告基因,构建了PtDRG02基因启动子植物表达载体Ptp01／gus。以根癌农杆菌EHA105及LBA4404感受态细胞为受体,转化植物表达载体Ptp01／gus进行瞬时表达,并对启动子进行了功能活性分析,结果表明该启动子能够驱动gus报告基因在毛白杨叶片组织中表达,但表达强度弱于花椰菜花叶病毒（CaMV）35S启动子。     

油菜毛状体发育相关基因GLABRA2启动子的克隆与功能验证

GLABRA2(GL2)基因在拟南芥毛状体发育中具有重要作用.实验利用基因组步移巢式PCR的方法,通过两次步移克隆得到一个油菜(Brassica napus)GL2基因启动子序列,序列分析发现它与拟南芥GL2启动子同源性较差,但有一些共同的顺式作用元件如MYB结合位点、G box等,也有油菜GL2基因所特有的应答元件如E-box.将其中具有启动子的基本特征的序列GP1与GUS报告基因融合构建重组载体pBI121-GP1,转化拟南芥(Arabidopsis).用卡那霉素筛选得到10株阳性苗.在T2代转基因株系中有6个株系的绿苗与黄花苗的比例都接近3:1,推定T-DNA是以单拷贝的形式插入拟南芥基因组DNA.GUS组织化学染色表明,GP1调控下报告基因主要在子叶、真叶的表皮毛以及根部的幼嫩组织中表达,与拟南芥GL2基因启动子表达模式基本一致,但也有明显不同:油菜GL2启动子GP1只在表皮毛发育早期强烈表达,而拟南芥GL2启动子调控表皮毛发育的整个过程.     

小麦TaDEP1基因启动子区转录增强序列的鉴定

RNAi干涉小麦TaDEP1基因导致小穗密度下降以及小穗数减少,表明该基因转录水平的降低会引起基因功能的丧失。为挖掘影响TaDEP1转录水平的作用元件,通过特异扩增D组TaDEP1基因启动子并进行测序,发现不同品种间存在132 bp序列差异,该序列位于TaDEP1基因起始密码子上游1 529~1 660 bp处。利用小麦微核心种质材料,鉴定到132 bp序列与TaDEP1基因的转录水平呈正相关,即启动子序列中含有132 bp序列的TaDEP1基因转录水平明显高于不含该序列的转录水平。启动子顺式作用元件分析结果显示,该132 bp序列未包含特殊的顺式作用元件。结合荧光素酶(LUC)活性试验,在小麦原生质体中证明该序列能够显著提高LUC的转录活性,表明该序列可作为小麦基因转录增强序列。本研究鉴定到新的小麦基因转录增强序列,为小麦分子标记辅助选择育种提供了基因资源与技术支持。     

Pbf启动子在小麦离体胚乳中的特性分析

为了探明胚乳特异启动子的调控活性，对小麦醇溶蛋白盒结合因子基因（pbf）的启动子序列进行了5´、3´和中间缺失片段-GUS基因嵌合体载体（pbf.a-d）的构建，并在小麦离体胚乳中转化。GUS瞬间表达活性检测和功能缺失试验表明：pbf 的-2510- -1bp全长序列能够在小麦离体胚乳中表现活性，而5´ 端-2510bp- -670bp以及3´端-1288bp- -1bp序列的缺失则使启动子在胚乳中丧失了活性；中间序列-2160bp- -689bp的缺失使GUS的表达强度明显降低。文中对pbf启动子序列中存在的重要基序种类和数量以及基序对启动子表达调控活性的作用也给予了初步分析。本文对小麦胚乳发育状态及GUS瞬间表达体系等对pbf启动子活性检测的影响也作了探讨。     

不同-10区保守序列的tac启动子表达睾丸酮丛毛单胞菌中的活化因子

提取睾丸酮丛毛单胞菌（Comamonas testosteroni）的基因组DNA,利用PCR扩增活化因子（activator）基因.将扩增产物克隆到pKtac1（含强启动子tac）中,构建含全长activator基因（564bp）的重组质粒pKtac1-act1和含部分activator基因（409bp）的pKtac1-act2.测序结果发现重组质粒pKtac1-act2的tac启动子-10保守区由TATAAT突变为TATGTT.将pKtac1-act1和pKtac1-act2分别进行酶切和连接,获得重组质粒pKtac1-act3（含启动子-10保守区为TATAAT,409 bp的部分activator基因）和pKtac1-act4（含启动子-10保守区为TATGTT,564 bp的全长activator基因）.将4个重组质粒分别转化入宿主菌Escherichia coli HB101中,用酶联免疫分析方法测定细菌总蛋白质中的activator表达量;将pAX1（含3α-hsd/CR基因）分别和4个重组质粒一起转化入宿主菌E.coliHB101中,测定细菌总蛋白质中的3α-hsd/CR和activator的表达量.结果表明：启动子-10保守区为TATAAT的质粒比-10保守区为TATGTT的质粒有更高的转录活性;过量的actvitor表达可能影响质粒pKtac1-act3表达的稳定性;启动子-10区保守序列的下降突变（pKtac1-act2,TATAAT→TATGTT）及tac启动子的丢失（pKtac1-act3,继代培养4次）揭示了宿主菌E. coli HB101的自身防护机制.     

Cre-LoxP系统调控肠道粘蛋白2启动子活性和特异性

靶基因的高丰度组织特异性表达是基因治疗和制备转基因动物的重要条件。运用Cre-LoxP系统是提高组织特异性启动子转录活性的有效途径之一。本研究利用Cre-LoxP系统,以肠道粘蛋白2启动子调控Cre重组酶表达,转染细胞后检测荧光素酶活性。结果显示,Cre-LoxP系统能使粘蛋白2启动子介导的靶基因在肠细胞SW480中的表达量提高约6倍。细胞特异性检验后发现,Cre-LoxP系统显著弱化了肠道粘蛋白2启动子的细胞特异性。研究结果提示,运用Cre-LoxP系统尽管可以大幅提高弱启动子的活性,但对启动子的特异性要求较高。