玉米ZmLTP3基因启动子的克隆及功能分析

植物转脂蛋白(LTPs)参与多项生理功能,但关于其在非生物胁迫中的作用及调控机制鲜有报道。前期研究发现,转玉米Zm LTP3基因的拟南芥抗盐性得到了提高。通过克隆得到Zm LTP3基因上游1 302 bp的启动子序列,Plantcare在线分析发现,在克隆序列中含有CAAT-box、TATA-box等启动子必需作用元件,除此之外还含有众多响应生物胁迫、非生物胁迫的元件。将启动子序列与β-葡萄糖苷酸酶(GUS)报告基因相连,构建植物表达载体,转化拟南芥。转基因拟南芥GUS组织化学染色结果表明,该启动子序列具备启动子活性。研究结果可为后续深入研究Zm LTP3基因的作用及上游调控机制奠定基础。     

一个烟草葡糖基转移酶基因启动子的克隆与诱导表达

利用笔者所在的实验室从烟草中克隆的一个葡糖基转移酶基因(GT-like),通过PCR扩增得到该基因开放阅读框5′端-1150~0上游调控区。序列分析表明该启动子序列含有多个基因表达调控元件。将GT-like基因启动子与gus报告基因连接,构建植物表达载体pGT-gus,经根癌农杆菌介导法转化W38型烟草。转基因烟草植株GUS组织化学染色结果表明:该基因上游-1150~0序列具有启动子活性,能启动gus基因在烟草叶片中表达,而在根中的表达受时间和环境影响。GUS诱导活性的定量分析结果表明,该启动子的表达不但受甲基茉莉酸的强烈诱导,而且也受水杨酸的强烈诱导。对这一启动子的诱导表达机理的分析将有助于进一步研究甲基茉莉酸和水杨酸之间拮抗作用的相互关系。     

甘蔗乙烯受体Sc-ERS启动子的克隆与序列分析

【目的】克隆甘蔗乙烯受体Sc-ERS基因启动子序列,分析Sc-ERS基因启动子序列的作用元件。【方法】采用基于热不对称交错式PCR原理的染色体步移技术,从甘蔗ROC22基因组DNA中克隆Sc-ERS基因启动子序列,利用启动子预测软件PlantCARE和PLACE在线工具对Sc-ERS启动子序列的作用元件进行预测。【结果】克隆获得Sc-ERS启动子序列1410 bp, 该序列与玉米ERS25、ERS14核苷酸同源性分别为82%和80%。PlantCARE 在线分析结果表明,该序列具有启动子基本作用元件TATA-BOX和CAAT-BOX,还含有参与光响应元件、干旱诱导MYB 结合位点、茉莉酸甲酯响应元件、水杨酸响应元件、胚乳表达顺式调控元件、热胁迫响应元件等。【结论】从甘蔗基因组DNA中克隆获得乙烯受体Sc-ERS基因上游1410 bp的启动子序列,该序列含有多个特异性调控元件,推测Sc-ERS基因的表达可能受生理周期、激素、干旱、光照等因素调控。     

甘蔗乙烯受体Sc-ERS启动子的克隆与序列分析

【目的】克隆甘蔗乙烯受体Sc-ERS基因启动子序列,分析Sc-ERS基因启动子序列的作用元件。【方法】采用基于热不对称交错式PCR原理的染色体步移技术,从甘蔗ROC22基因组DNA中克隆Sc-ERS基因启动子序列,利用启动子预测软件PlantCARE和PLACE在线工具对Se-ERS启动子序列的作用元件进行预测。【结果】克隆获得sc．ERS启动子序列1410bp,该序列与玉米ERS25、ERS14核苷酸同源性分别为82％和80％。PlantCARE在线分析结果表明,该序列具有启动子基本作用元件TATA．BOX和CAAT—BOX,还含有参与光响应元件、干旱诱导MYB结合位点、茉莉酸甲酯响应元件、水杨酸响应元件、胚乳表达顺式调控元件、热胁迫响应元件等。【结论】从甘蔗基因组DNA中克隆获得乙烯受体Sc-ERS基因上游1410bp的启动子序列,该序列含有多个特异性调控元件,推测sc．ERS;~因的表达可能受生理周期、激素、干旱、光照等因素调控。     

大豆种子特异性启动子的克隆及功能分析

【目的】从大豆中克隆得到β-伴球蛋白α亚基基因的启动子序列7αP,并对其进行功能分析。【方法】利用PCR技术从大豆基因组DNA中分离β-伴球蛋白α亚基基因启动子序列7αP,将其与GUS基因融合,构建种子特异性表达载体p7αP-GUS,通过根癌农杆菌介导法转化烟草(Nicotiana tabacum)NC89,对再生植株进行PCR、Southern blot检测和GUS组织化学分析。【结果】序列分析表明,7αP长度为1 382 bp,其中含有多种种子特异性启动子的序列元件,如RY重复序列元件、E-box、SEF1-motif、SEF4-motif(、CA)n、Dc3启动子结合因子和ACGT序列元件及一些诱导物应答元件。转基因植株的PCR和Southern blot结果显示,成功地获得了转基因阳性植株;GUS活性检测表明,仅能在种子中检测到GUS活性,而在根、茎和叶等其他组织中均未检测到GUS活性。【结论】大豆β-伴球蛋白α亚基基因上游1 382 bp片段具有种子特异性启动子功能,7αP为种子特异性启动子。     

水稻OsTFL2基因启动子的克隆及功能验证

[目的]克隆水稻TFL2(OsTFL2)启动子序列,并分析其结构和功能,为深入研究OsTFL2基因对水稻开花和花发育的调控机理提供理论参考.[方法]采用同源克隆方法克隆OsTFL2基因启动子序列,利用PLACE和PlantCARE分析其结构和功能,并将其连接至携带β-葡萄糖苷酸酶(GUS)基因的pCAMBIA1301载体以构建pCAMBIA1301-Pro-moter植物表达载体,通过农杆菌介导转化水稻品种农垦58愈伤组织,通过对转基因植株进行GUS组织化学染色以分析该基因启动子的表达特性和调控功能.[结果]克隆获得的OsTFL2基因起始密码子上游启动子序列1.8 kb,该序列除含有真核生物典型启动子元件TATA-box和CAAT-box外,还含有花粉特异识别的顺式作用元件Pollen1lelat52(AGAAA)、开花基因转录相关的多功能转录因子CACTFTPPCA1(PACT,Y=C/T)、CCAAT box1(CCAAT)、DOFCORE(AAAG)和GATA box(GATA)、分生组织特异性元件CCGTCC-box及多个光诱导元件或光诱导相关元件如G-box、Box I、CATT-motif、GATA-motif和GT1-motif等,推测OsTFL2基因通过上述作用元件参与调控水稻花发育及开花.通过PCR检测共筛选获得16株阳性转基因植株,对其进行GUS组织化学染色,结果发现水稻的外颖、花、花药、柱头和子房中均可检测到明显的GUS色斑,而在叶片、茎尖和根尖无明显的GUS色斑,说明OsTFL2启动子能驱动GUS基因在水稻外颖、花药和子房中表达.[结论]OsTFL2基因启动子具有启动活性和组织表达特异性,可在一定程度上影响OsTFL2基因表达,对水稻花生长发育和开花发挥重要调控作用.     

大麦β-1,3-葡聚糖酶基因启动子PGⅢ的激发子诱导元件分析

利用PLACE数据库,对大麦β-1,3-葡聚糖酶同功酶基因PGⅢ启动子的可能顺式作用元件进行分析,并设计特异性引物。通过5′-缺失法获得了不同大小的启动子片段,分别与报告基因gus(β-葡聚糖酸醛苷酶基因)耦联,构建植物表达载体,通过农杆菌介导法转化水稻胚性愈伤组织。GUS组织化学染色结果表明,稻瘟菌来源的激发子可以诱导PGⅢ启动子不同缺失体驱动的gus表达。荧光法结果表明,缺失体P1(-1 107 bp)具有最高的激发子诱导活性,而缺失体P4(-359 bp)驱动的gus表达量迅速降低,缺失体P5的诱导活性最低。这表明转录起始位点上游-1 107 bp序列是保持启动子最高活性所必需的,而-572--359 bp的序列是保持激发子诱导活性所必需的。GCC框和GTAC序列可能是激发子诱导表达的顺式作用元件。     

紫苏RAS基因启动子的克隆及序列分析

迷迭香酸合成酶(Rosmarinic acid synthase,RAS)是紫苏(Perilla frutescens)迷迭香酸生物合成途径中的关键酶,采用基因组步移方法,克隆得到长度为2 022 bp的紫苏RAS基因5′端的启动子片段,并对启动子序列的转录起始位点和顺式作用元件进行分析。结果表明,紫苏RAS基因启动子调控区域除了含有基本的TATA-box和CAAT-box元件外,还含有多个与植物胁迫和生长相关的顺式作用元件,如脱落酸、茉莉酸甲酯和赤霉素响应的顺式作用元件等,另外还包含多个光响应顺式作用元件。     

万寿菊番茄红素β-环化酶基因及其启动子克隆和功能分析

【目的】克隆万寿菊番茄红素β-环化酶基因和其启动子,进行生物学信息分析,并预测启动子功能,为万寿菊类胡萝卜素的代谢机制和叶黄素含量的调控提供参考依据。【方法】通过RT-PCR技术从万寿菊总RNA中克隆得到TeLCYb的cDNA序列;应用生物学方法分析其DNA序列及其编码蛋白质序列特征,使用DNAMAN和在线软件Box Shade对其氨基酸序列同源性比对分析,并利用MEGA6.0构建进化树,分析其亲缘关系;根据其cDNA序列利用FPNI-PCR法克隆其启动子序列,利用Plant Care在线数据库分析万寿菊TeLCYb启动子调控元件,构建启动子缺失表达载体pTeLCYb(-1969)∷GUS和pTeLCYb(-1140)∷GUS,利用农杆菌介导法侵染烟草,以GUS为报告基因研究不同调控元件的活性。【结果】从万寿菊中成功克隆TeLCYb,生物信息学分析发现,其全长共1 865 bp,开放阅读框为1 527 bp,编码508个氨基酸,氨基酸序列同源比对结果表明其与西洋蒲公英和菊花的同源性最高,且具有LCYb蛋白质特有的保守功能位点和特征多肽序列,在进化上与菊科单独聚为一枝。在已知基因序列的基础上获得长度为1 806 bp的TeLCYb启动子序列,生物学信息分析表明:该启动子除包含核心启动子元件TATA-box、CAAT-box外,还含有多种光应答元件和激素响应元件,其中光响应元件有13个,激素响应元件有5个,此外还具有MYBHv1结合位点元件、耐热响应元件、生理调控作用元件等顺式调控元件。GUS化学组织染色结果显示不同长度启动子均能够驱动GUS在茎、叶、花药及柱头中表达,但不同组织GUS染色蓝色斑点深度不同,其中花器官中花药和柱头中GUS酶活性最强;相对于启动子pTeLCYb(-1969),pTeLCYb(-1140)启动子还能够驱动GUS在根、叶和花萼中特异性表达,且各组织中GUS酶活性明显强于启动子pTeLCYb(-1969)的GUS化学组织染色结果。【结论】不同长度TeLCYb启动子均能驱动下游GUS的表达,但启动子的作用部位和作用强度存在差异,推测在ATG上游1 140 bp和164 bp区间的光响应元件可能具有增强子的功能,而全长启动子特有的激素响应元件和热响应元件可能具有抑制或降低启动子功能的作用。     

简单重复序列TTC调控AtHip1基因表达初探

拟南芥AtHip1基因启动子含有一个保守的TTC重复位点,序列预测该TTC位点与水杨酸应答元件相似。定量PCR分析表明AtHip1表达受水杨酸诱导,处理4h后表达量达峰值,随后表达水平逐渐降低。构建5′端启动子系列缺失载体并转化拟南芥分析启动子功能。GUS染色和转基因表达分析显示AtHip1启动子-399至-184碱基(base pair,bp)位置的序列片段缺失导致启动子活性降低并丧失水杨酸应答功能。上述结果表明携带有TTC重复位点的启动子区段属AtHip1基因转录调控核心区且具有响应水杨酸信号的功能。     

玉米ZmPGP1基因启动子的克隆及结构功能分析

为分析玉米ZmPGP1基因启动子的功能,利用巢式PCR方法克隆出了玉米ZmPGP1基因的启动子调控区,并将该启动子与GUS基因融合,通过基因枪法转入玉米(Zea mays)中,分析ZmPGP1启动子表达特性。结果显示,在玉米中克隆出ZmPGP1基因5′端上游1 090bp的启动子序列,该启动子序列包括光响应元件、激素响应元件和胁迫诱导及发育相关顺式作用元件。GUS染色表明ZmPGP1基因在玉米幼苗的茎部、叶子及根中都有表达,其中茎的节间处以及叶鞘部位表达量较高,这与ZmPGP1基因的Real-time PCR分析结果一致。研究结果进一步阐明ZmPGP1基因的功能以及作用机理。     

芦笋胆固醇C-22羟化酶基因 AoCYP90B27的克隆及表达模式分析

为研究芦笋（Asparagus officinalis L.）甾体皂苷合成中下游胆固醇C-22羟化酶基因,首先通过基因组家族结合芦笋的转录组分析,筛选、预测到1个胆固醇C-22羟化酶基因 AoCYP90B27,通过qRT-PCR进行组织表达模式分析,利用plantCARE数据库进行启动子顺式作用元件预测分析及该基因在脱落酸、水杨酸及茉莉酸甲酯等激素及干旱胁迫中的表达情况分析。结果表明, AoCYP90B27基因的cDNA全长为1 443 bp,编码含有481个氨基酸残基,启动子区域除含有TATA-box等保守元件,还存在与非生物胁迫和激素诱导响应的作用元件。该基因在不同组织器官中均有表达,根中的表达量显著高于地上部组织。在干旱胁迫、脱落酸、水杨酸和茉莉酸甲酯诱导处理及其不同处理时间其基因的表达量明显不同,推测该基因在皂苷合成的下游途径中能催化胆固醇C-22羟基化,形成多样的皂苷元参与多年生芦笋根系的逆境胁迫应答,为阐明皂苷合成的分子机制奠定了实验基础。     

甘蓝型油菜种子特异表达油体蛋白启动子P_(BnOA03)的克隆及功能分析

为了改良油菜种子的性状,常常需要研究种子特异表达目的基因的情况。在分析油菜油体蛋白表达模式的基础上,选择种子特异高表达的油体蛋白,根据甘蓝型油菜基因组序列设计引物,利用PCR技术从基因组中克隆到一段715bp的启动子序列。启动子顺式元件分析表明,这一克隆序列具有CAAT-box和TATA-box启动子基本元件,另外含有ABA响应元件等多种顺式元件。进一步利用GUS报告基因在拟南芥中对该启动子的功能进行鉴定,结果表明,在转基因株系的幼苗、根、茎、叶、花和种子发育前期及成熟种子中没有检测到GUS基因明显表达,在种子发育的中后期检测到GUS基因的表达逐渐增强。说明这个启动子的表达调控具有一定的种子特异性。     

拟南芥 AtNHX5基因启动子的克隆和组织定位分析

为了探明拟南芥内膜反向转运体 AtNHX5基因启动子（proNHX5）功能及基因的组织表达模式,从基因组中克隆 AtNHX5基因开放阅读框（ORF）上游侧翼调控区1 807 bp序列,发现该启动子具有典型启动子一般特征,不仅具有TATA-box、CAAT-box等核心元件,还含有与光响应、激素响应、逆境诱导响应和分生组织表达调控元件。构建 AtNHX5基因启动子与GUS的融合表达载体,通过农杆菌花序浸染法转化野生型拟南芥获得转基因植株。利用组织染色法鉴定转基因拟南芥的GUS表达模式,发现在子叶、下胚轴和花中有显著的GUS酶活性,成熟叶片和根中只有局部检测到GUS表达,在未成熟果荚中只有在果荚顶端和基部存在GUS酶活性,说明 AtNHX5基因启动子与GUS的融合表达载体成功构建且正常启动GUS基因表达,同时也表明, AtNHX5基因主要在这些部位表达,且表达具有时空特异性。     

十字花科植物PIN3基因调控元件及表达分析

为探明十字花科不同物种PIN3基因的表达调控差异,从拟南芥(Arabidopsis thaliala)、红花荠菜(Capsella rubella)、白菜(Brassica rapa)、油菜(Brassica napus)和甘蓝(Brassica oleracea)等17个已完成基因组测序的十字花科物种基因组数据库中鉴定出18个PIN3同源基因。对这18个同源基因编码序列上游1 500bp启动子区域顺式作用元件进行预测及比对分析,结果发现,光响应、多种激素响应及胁迫响应等相关元件呈现出较大差异,其中生长素以及向地性响应相关元件具有较高的保守性。克隆普通荠菜PIN3同源基因(CbPIN3)并构建普通荠菜PIN3基因启动子的GUS报告系统CbPIN3pro::GUS转化拟南芥。与拟南芥基因表达数据库比较,荠菜启动子表达与拟南芥PIN3具有基本一致的组织表达模式,但也存在一定的组织差异,说明植株形态建成中生长素极性转运调控的差异。拟南芥和荠菜PIN3的表达差异是十字花科物种适应性进化模式的缩影。     

牛FoxO1基因启动子转录调控分析

为鉴定牛叉头框转录因子1(Forkhead box,FoxO1)的核心启动子区及其关键转录因子,利用PCR扩增牛FoxO1基因的启动子序列,同时设计7个逐段缺失片段引物扩增其启动子逐段缺失片段,进一步将其构建双荧光素酶报告载体并分别转染小鼠C2C12和3T3-L1细胞系,通过检测不同缺失片段荧光素酶报告载体的活性,以确定牛FoxO1启动子的核心区域;使用Genomatix和JASPAR在线软件预测牛FoxO1基因启动子核心区域的关键转录因子,采用定点突变试验在小鼠C2C12细胞系中初步鉴定预测的关键转录因子对FoxO1的转录调控作用。结果表明:1)成功扩增了牛FoxO1的启动子区1 920 bp序列,获得了FoxO1基因启动子序列的7个逐段缺失片段序列;2)经双荧光素酶报告试验进一步证实,牛FoxO1基因核心启动子位于-285/-27区域;3)预测并通过定点突变试验鉴定出MEF2A、KLF4、HOXA5和KLF5转录因子对FoxO1基因的转录活性具有关键调控作用。综上,本研究初步鉴定出牛FoxO1基因启动子核心区(-285/-27)内转录因子MEF2A、KLF4、HOXA5和KLF5对FoxO1基因有重要的转录调控作用,为FoxO1基因对牛肌肉脂肪发育过程中的转录调控机制奠定了一定理论基础。     

Effect of the Antisense BcMF12 Driven by the BcA9 Promoter on Gene Silencing in Brassica campestris L. ssp. chinensis

The study analyzed the silencing of BcMF12 gene regulated by BcA9 promoter in the transgenic pakchoi and confirmed the effect of antisense BcMF12 gene on the pollen development. A conserved BcMF12 gene fragment was amplified from the cDNA of flower buds in pakchoi （Brassica campestris L. ssp. chinensis, syn. B. rapa L. ssp. chinensis） and was fused to the anther specific BcA9 promoter. The plant antisense expression vector was constructed and then introduced into pakchoi via Agrobacterium-mediated transformation. The transgenic plants were screened by antibiotics and molecular analysis. PCR and Southern blot revealed that the antisense BcMF12-GUS fusion gene regulated by BcA9 promoter was integrated into transgenic plants. Northern blot suggested that the expression of BcMF12 gene was down-regulated significantly. The pollen germination rate of transgenic plants with antisense BcMF12 gene decreased as compared with that of the control plants. The expression of the gene BcMF12 related to the pollen development was inhibited by the antisense BcMF12 driven by BcA9 promoter, which consequently affected the pollen development in pakchoi.     

小麦BES1转录因子全基因组鉴定与分析

为了解小麦中BES1基因家族功能,根据已公布的小麦基因组信息(IWGSC v1.1),对小麦BES1基因家族进行全基因组鉴定.根据已报道的BES1基因,采用同源比对法检索小麦基因组中的BES1家族基因,pfam鉴定并进行编号,通过ExPASy Proteomics Server预测小麦BES1氨基酸序列的基本信息,利用...     

汉麻Alfin-like转录因子家族鉴定及表达分析

对汉麻Alfin-like转录因子家族进行鉴定和生物信息学分析,为Alfin-like转录因子调控汉麻生长发育及抗性奠定基础。通过利用拟南芥Alfin-like转录因子蛋白序列作为模板,利用TBtools、MEGA等生物信息学工具分析汉麻全基因组数据。在汉麻基因中共鉴定出5个CsALs基因,对其进行了理化性质分析、亚细胞定位、保守基序、基因结构、染色体定位、顺式元件、共线性分析、进化分析及聚类分析等基础分析。结果表明：鉴定的5个汉麻AL转录因子均含有DUF3594结构域（PAL结构域）和PHD手指状结构域;经理化性质分析得出,CsALs蛋白质长度在239～256 aa之间,等电点在4.97～5.31之间,亲水性为-0.809～-0.623,属于酸性亲水蛋白;CsALs基因分布在4条染色体上,亚细胞定位发现AL转录因子均定位在细胞核;上游2 000 bp启动子元件分析与光响应、胁迫响应和激素相关;根据与拟南芥、大豆、水稻、玉米、烟草等系统发育分析共分为B、E、F 3个亚族;热图聚类分析表明CsALs基因在汉麻中具有较高表达。     

Cloning and Analysis of the Promoters of Two OsRhoGDIs Genes from Rice

OsRacD, belonging to rice （Oryza sativa L. ssp. japonica） Rho family of the small GTPases, is a pivotal gene involved in rice photoperiod fertility conversion of photoperiod sensitive genic male sterile rice which influences the rice fertility via controlling the pollen tube growth. Using OsRacD as bait, two GDP dissociation inhibitor genes designated as OsRhoGDI1 and OsRhoGDI2 were screened by yeast two-hybrid system. To further study the regulation mechanism of OsRhoGDIs, and also the relationships between OsRhoGDIs and OsRacD, the upstream regulation sequences of OsRhoGDI1 and OsRhoGDI2 were cloned by PCR, and the cis-elements in the promoters were predicted using internet tools in this study. The results showed that there were several kinds of response elements, such as phytohormone response elements, lightregulated elements and adversity induced elements in the promoters of OsRhoGDIs, some of which were similar. Comparing with the promoter of OsRacD, several pollen tube germination related elements were found. On one hand, the expression and regulation mechanism of OsRhoGDIs were complex, they may be regulated by several signaling pathways commonly, and the regulation mechanisms were similar to some extent. On the other hand, it was suggested that the fertility of photoperiod sensitive genic male sterile rice may be controlled by the cooperative expression of OsRhoGDIs and OsRacD.