拟南芥AtLURP1基因启动子在转基因烟草和水稻中的功能分析

克隆拟南芥LURP1基因上游1515 bp的启动子调控序列并命名为AtLURP1p,将其与GUS报告基因融合,构建成植物表达载体,分别遗传转化烟草和水稻,获得LURP1p::GUS的烟草和水稻转基因植株及其相应的T2代株系,分别研究LURP1p对水稻稻瘟病、辣椒青枯病侵染及SA、MeJA、ABA等几种重要的植物激素信号分子处理的应答.结果表明:(1)转基因烟草和水稻在几种激素,包括SA、MeJA、ABA的诱导处理下,GUS基因均可以被诱导表达;(2)转基因烟草在细菌性病菌青枯病的侵染下,GUS可被诱导表达并表现出持续表达的趋势,转基因水稻在稻瘟病的侵染下,其GUS基因也被诱导表达,并表现出后期持续上调的趋势.这些研究结果表明,拟南芥LURP1的应答逆境信号通路也存在于烟草和水稻等植物,该启动子可用作诱导型启动子广泛地应用于不同植物抗病基因工程.     

小麦热激蛋白转录因子C家族基因的结构及其在干旱胁迫中的表达

小麦热激蛋白转录因子在热胁迫和耐热性产生的过程中发挥重要作用。为进一步了解小麦热激蛋白转录因子C亚家族,本研究采用全基因组信息保守结构域比对和进化聚类分析,共鉴定了24个小麦TaHsfC基因,并对TaHsfC亚家族成员染色体定位、基因结构、亚细胞定位、对应蛋白质的氨基酸特点、基因表达进行了分析。结果表明,24个TaHsfCs主要分布在5条染色体上,其中A基因组中有7个,B基因组中9个,D基因组中有6个,另外两个所在染色体位置不清楚。TaHsfCs含有0～2个内含子,其中 TaHsfC1亚族基因含有1～2个内含子, TaHsfC2亚族基因则含有0～1个内含子。聚类分析表明,小麦TaHsfC成员共分为 TaHsfC1和 TaHsfC2两个亚族。24个TaHsfCs成员全部定位于细胞核。在15%PEG模拟干旱条件下,干旱敏感品种矮抗58和耐旱品种晋麦47中有10个TaHsfC基因显著上调表达,其中 TaHsfC2亚族基因的表达量上调倍数均高于 TaHsfC1亚族基因(其中 TaHsfC2j和 TaHsfC2k未在晋麦47中检测到表达量)。本研究可为探索小麦热激蛋白转录因子C家族基因在小麦抗旱中的分子机制提供一定的理论支撑。     

水稻异淀粉酶基因ISA1及其启动子的表达特性分析

 利用实时定量RT-PCR方法研究了水稻异淀粉酶基因ISA1在各组织及不同发育阶段籽粒中的表达模式,结果表明该基因只在发育籽粒中表达。同时,克隆了ISA1基因起始密码子上游1.1 kb和2.1 kb两个不同长度的启动子片段,并分别与GUS报告基因融合,经农杆菌介导转入水稻中。对转基因水稻植株中GUS活性的定性与定量结果表明,2.1 kb的ISA1启动子具有很好的胚乳表达特异性,与内源基因定量表达分析的结果一致;而1.1 kb的ISA1启动子则不具备该表达特性,它在胚乳、茎、茎节及谷壳中都有很高的表达。这可能是因为 2.1 kb启动子中含有抑制目的基因在茎等组织或器官中表达的顺式作用元件。     

水稻花期特异表达基因的cDNA和RNA阵列检测

用水稻孕穗期、开花期总mRNA为探针与含有2200个独立基因的cDNA阵列杂交,以检测开花期群体基因的表达谱。结果发现,在所获得的1720个有效克隆当中,有472条基因表达下调（占27.44％）,892条为持家基因（占51.86％）,356条基因表达上调（占20.70％）。表达上调的基因中有250个功能已知（占14.53％）,106个是功能未知的新基因（占6.16％）。其中S 腺苷甲硫氨酸还原酶、查尔酮合酶、酰基载体蛋白Ⅱ基因、过敏反应蛋白、醇溶蛋白、3-酮脂酰载体蛋白合酶Ⅲ和β-D-(1→3)-葡聚糖外水解酶等基因参与水稻开花和胚胎发育过程。为了进一步验证它们与开花过程的相关性,选取查尔酮合酶、酰基载体蛋白Ⅱ、醇溶蛋白、S-腺苷基甲硫氨酸还原酶和过敏反应蛋白等5个基因为探针,与755个水稻RNA斑点阵列进行杂交。结果证实醇溶蛋白和过敏反应蛋白基因受发育调节在乳熟成穗中高表达,查尔酮合酶和S-腺苷基甲硫氨酸还原酶基因在叶片中受光诱导、在根中受缺氮胁迫时高表达。在所有表型中,查尔酮合酶、S-腺苷基甲硫氨酸还原酶和酰基载体蛋白Ⅱ基因有相近的表达趋势,过敏反应蛋白和醇溶蛋白基因的表达趋势也相近。     

水稻OsWRKY89基因启动子的表达特性

利用PCR技术从粳稻品种秀水11中扩增了转录因子WRKY89编码区5′上游大小为1470 bp的调控序列,命名为OsW89p,将它与GUS基因融合,构建植物表达载体。用农杆菌介导法将载体转化水稻,GUS组织化学分析结果表明,OsW89p驱动的GUS基因在转基因植株各个时期的叶、茎和叶鞘中均有表达;在花器的外稃和花药中有活性而在花粉和成熟种子中均无活性;种子萌发时在胚中有活性;2.5叶期时在种子根、不定根和侧根中均有活性但根尖中无活性,5叶期时根部只有侧根中有活性。分析了GUS在T1代苗期时的诱导表达特性,GUS荧光测定结果表明：1) GUS的表达被茉莉酸甲酯增强,诱导倍数是4.0,被2,4 D抑制,水杨酸对OsW89p的表达几乎没有影响;2) 用NaCl和PEG这2种非生物因子处理转基因苗根部,根中GUS的表达被抑制,但叶片中可被诱导增强;3) GUS的表达可被紫外线照射、高温(42℃)、低温(5℃)和伤处理这4种非生物逆境因子增强,其中以紫外线照射处理的诱导倍数最高。     

乔松根特异启动子PmPgPR10驱动Na+/H+逆转运蛋白提高转基因水稻的耐盐性

 为获得抗盐水稻,将小麦液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因TaNHX2与乔松(Pinus griffithii)根诱导型特异表达启动子PmPgPR10融合（PmPgPR10∷TaNHX2）并转化水稻,以研究PmPgPR10启动子对TaNHX2基因表达的影响以及转基因植物的耐盐性。PCR、Southern和实时PCR试验结果表明,PmPgPR10∷TaNHX2基因已通过农杆菌介导法整合进水稻基因组,而且外源基因已在受体细胞中正确表达。在盐胁迫处理时,转PmPgPR10基因植株的耐盐性以及外源基因的表达量显著高于对照植株,说明PmPgPR10启动子可以调控TaNHX2基因在根中特异表达。为了进一步分析转基因植株耐盐机理, 比较了日本晴和转基因T3代植株中液泡腺苷三磷酸酶（V ATPase）和液泡焦磷酸酶（V PPase）活性,发现转PmPgPR10∷TaNHX2基因水稻的V ATPase和V PPase酶活性显著高于非转基因对照,说明V ATPase和V PPase活性提高在转TaNHX2基因水稻耐盐性过程中发挥重要作用。在盐胁迫处理时,V ATPase和V PPase活性只能在转基因植株的根中但不能在叶片中被检测到,进一步说明PmPgPR10启动子在根中特异性表达。因此,PmPgPR10具有在根中增强下游TaNHX2基因表达,并显著提高转基因植株耐盐性的能力。     

Molecular Cloning and Characterization of Citrate Synthase Gene in Rice （ Oryza sativa）

The full-length OsCS encoding citrate synthase was isolated from rice （Oryza sativa L. subsp, japonica）, OsCS is 1477-bp long and encodes a 474 amino acid polypeptide, Its putative protein sequence is highly identical to Daucus carota, Nicotiana tabacum Beta vulgaris subsp., Arabidopsis thaliana, and Citrus junos （〉70%）. The deduced amino-terminal sequence of OsCS showes characteristics of mitochondrial targeting signal. Southern blot analysis using ORF of the OsCS as the probe indicated that this gene exists in multiple copies in rice genome. The band with predicated size of 82 kD was detected by Western blot after being induced by 0,4 mmol/L IPTG.     

大豆GmbZIP33基因启动子的克隆及瞬时表达分析

启动子作为基因调控的重要元件,决定着下游基因表达的时空和强度特性。为研究大豆GmbZIP33基因启动子功能,在前期克隆获得GmbZIP33基因(Glyma.03G219300.1)序列的基础上,通过N-PCR(nested PCR)技术克隆了GmbZIP33 CDS上游启动子区序列(2 316 bp)。利用PlantCARE在线分析软件进行顺式作用元件的预测,发现该序列上除含有TATA-box和CAAT-box等核心调控元件外,同时包括与抗逆、光响应、激素响应、蔗糖应答元件和多个与组织特异性表达相关的元件。为研究GmbZIP33启动子的表达调控特性,构建了该启动子调控报告基因GUS表达的载体,并利用农杆菌介导的花序浸染法将其转入拟南芥中,发现该启动子驱动下的GUS基因在不同组织(莲座叶、花、荚果和根)的维管束中均特异性表达;对转基因拟南芥进行实时荧光定量PCR检测发现,GUS基因在花中表达量最高,荚果中次之,表明GmbZIP33基因可能受到多种因素和蔗糖的调节并参与花荚发育的调控。     

栽培稻和普通野生稻基因组的随机扩增多态性DNA（RAPD）初步分析

 用35个随机引物对5个籼稻品种、5个粳稻品种和27份中国普通野生稻进行了RAPD分析。60%以上的引物能在籼稻和粳稻基因组间显示差异；中国普通野生稻与栽培稻的差异主要表现在与籼稻的不同，绝大部分供试野生稻的RAPD带型与粳稻的相同。这说明多数中国普通野生稻偏粳，但也存在偏籼的普通野生稻。     

Characterization and Fine Mapping of Non-panicle Mutant （nop） in Rice

A mutant of panicle differentiation in rice called non-panicle (nop) was discovered in the progeny of a cross between 93-11 and Nipponbare. The mutant exhibits normal plant morphology but has apparently few tillers. The most striking change in nop is that its panicle differentiation is blocked, with masses of fluffy bract nodes generate from the positions where rachis branches normally develop in wild-type plants. Genetic analysis suggests that nop is controlled by a single recessive gene, which is temporarily named Nop(t). Based on its mutant phenotype, Nop(t) represents a key gene controlling the initiation of inflorescence differentiation. By using simple sequence repeat markers and sequence tagged site markers, Nop(t) gene was fine mapped in a 102-kb interval on the long arm of chromosome 6. These results will facilitate the positional cloning and functional studies of the gene.     

栽培稻和普通野生稻基因组的随机扩增多态性DNA（RAPD）初步分析

用35个随机引物对5个籼稻品种、5个粳稻品种和27份中国普通野生稻进行了RAPD分析。60%以上的引物能在籼稻和粳稻基因组间显示差异;中国普通野生稻与栽培稻的差异主要表现在与籼稻的不同,绝大部分供试野生稻的RAPD带型与粳稻的相同。这说明多数中国普通野生稻偏粳,但也存在偏籼的普通野生稻。     

Spotted-Leaf Mutants of Rice(Oryza sativa)

Many rice spotted-leaf(spl) mutants are ideal sources for understanding the mechanisms involved in blast resistance,bacterial blight resistance and programmed cell death in plants.The genetic controls of 50 spotted-leaf mutants in rice have been characterized and a few spotted-leaf genes have been isolated as well.This article reviews the origin,genetic modes,isolation and characterization of spotted-leaf genes responsible for their phenotypes,and their resistance responses to main rice diseases.