猪FUT1基因启动子区的确定及活性分析

F18大肠杆菌(Escherichia coli F18,E.coli F18)是养猪(Susscrofa)业中发生最普遍、危害最大的病原菌之一,球系列鞘糖脂生物合成通路及通路中α-(1,2)岩藻糖转移酶1基因(alpha(1,2)fucose transferase 1,FUT1)对断奶仔猪F18抗性具有重要调控作用.本研究运用生物信息学技术挖掘课题组前期获得的断奶仔猪转录组测序结果,确定FUT1基因的转录起始位点和启动子区.同时对启动子区序列进行CpG岛分析;采用双荧光素酶报告基因以及AliBaba 2.0软件,分别分析启动子区活性和CpG岛序列潜在的转录结合位点.通过比对人类(Homo sapiens)和猪的基因序列信息数据库,结果表明,FUT1基因转录起始区域具有5种可变剪接(AS-1,AS-2,AS-3,AS-4和AS-5)和2个启动子区域(启动子1和启动子2);双荧光素酶报告基因检测结果进一步显示,FUT1基因启动子2的转录活性极显著高于启动子1的转录活性(P＜0.01),启动子2的活性是启动子1的2.75倍,根据结果可以推测启动子2在转录过程中起主导作用;CpG岛分析显示,猪FUT1基因启动子1和启动子2分别存在一个CpG岛.FUT1启动子1扩增片转录因子预测分析表明,FUT1基因启动子1存在20个潜在的转录因子结合位点,并且Sp1出现在多个转录结合位点处.本研究结果为猪FUT1基因的甲基化检测和调控机制分析提供一定的基础和依据.     

猪黑素皮质激素受体-4基因(MC4R)启动子克隆及其分析

本研究旨在对猪黑素皮质激素受体-4基因(MC4R)的转录调控机制进行初步探讨.首先通过PCR方法扩增MC4R基因5’上游启动区l 234 bp(-1 264～-31 bp)的片段,再利用生物信息学方法对这一区域内潜在的转录起始位点进行了预测,最后采用步移缺失获得了11段长度不等的启动子片段,并分别克隆到荧光素酶(LUC)报告基因表达质粒(pGL3-Basic)中.同时,通过双荧光素酶报告活性分析检测MC4R基因启动子区不同长度片段在猪上皮型肾细胞(PK15)中瞬时转染后的活性.结果表明,猪MC4R 5’端-682 bp处存在1个潜在的转录起始位点(TSS),细胞检测结果显示-514～-486bp区域内存在控制MC4R基础转录活性的顺式调控元件,推测该序列内的热休克转录因子(HSF)结合位点可能对MC4R基因的表达调控及功能行使具有重要作用.     

坝上长尾鸡TYR基因核心启动子鉴定与单核苷酸多态性分析

酪氨酸酶(tyrosinase,TYR)作为参与黑色素形成并起调节作用的关键酶,对于动物毛色表型具有重要意义。TYR功能异常会阻断黑色素形成通路,TYR突变会产生白化而导致皮肤、被毛和羽毛呈现白色表型。基因启动子区的转录调控对基因表达具有重要作用。为探明坝上长尾鸡(Gallus gallus)TYR基因启动子活性区及其结构,本研究首先构建了双荧光素酶表达载体,通过脂质体瞬时转染至鸡胚成纤维细胞DF1,利用双荧光素酶检测试剂盒进行启动子活性检测;进而成功克隆了TYR基因5'侧翼区片段1813 bp,构建了7个含有不同长度启动子片段的表达载体(P1~P7)及2个启动子区突变载体(mut-1和mut-2),确定了鸡TYR基因启动子的核心区域为-810~+65,其中-810~-213区域可能存在重要的正向调控元件SP1、Oct-1、GATA-1、C/EBP、SRF、NF-1、YY1、NF-κB、TBP和AP-1的结合位点。通过测序筛选出-963~-957、-955、-932、-692、-391和-321等6个多态位点,利用SHEsis软件预测到8种单倍型:Hap1~Hap8;白羽鸡和黑羽鸡基因型及等位基因频率差异显著(P0.05),白羽鸡的优势基因型分别为BB、DD、FF、II、KK和MM,Hap1频率为100%,黑羽鸡的优势基因型分别为AA、CD、EF、HH、JJ和LL,Hap2频率最高为40%;突变体mut-2的活性值显著低于其对应的非突变体P2,突变体mut-1的活性值显著低于其对应的非突变体P6(P0.05)。上述6个多态位点可能是影响TYR基因启动活性的重要位点,但不是全部的作用位点。启动子活性降低可能影响TYR基因转录,从而影响黑色素合成。本研究探明了坝上长尾鸡TYR基因启动子活性区及其结构,为深入探讨该基因在毛囊组织中的表达调控提供了实验依据。     

奶牛硬脂酰辅酶A去饱和酶基因(SCD)启动子的克隆及活性分析

硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)是脂肪酸合成过程中的一个主要限速酶,为了研究奶牛脂肪合成的基因调控机制,本研究首先从奶牛组织中克隆得到4个不同长度的SCD基因启动子片段(分别为212、380、416和760bp),采用生物信息学的方法分析了启动子上不同的转录因子结合位点,将克隆片段与pGL3-basic荧光素酶报告基因载体进行KpnⅠ和XhoⅠ双酶切,连接形成重组启动子载体pGL3-SCD1、pGL3-SCD2、pGL3-SCD3和pGL3-SCD4。将载体纯化后,瞬时转染到HepG2细胞,对细胞施加胰岛素(10IU/mL)和亚油酸(120μm)处理,通过双荧光素酶报告基因检测启动子荧光素酶相对活性,结果发现,在SCD启动子序列上存在Sterol-regulated element(SRE)转录因子的结合位点,随着SCD启动子片段长度的延长,启动子活性也显著提高,pGL3-SCD4具有最高的启动子活性。与对照组相比,pGL3-SCD1~4启动子的活性在胰岛素刺激下都显著增强(P<0.05),其中pGL3-SCD4的启动子的相对活性最高,达到了46.93。在亚油酸刺激下,pGL3-SCD1~3的启动子活性没有显著变化,而pGL3-SCD4的活性显著减弱(P<0.05),研究表明pGL3-SCD4启动子上增加的片段(-398~-742)可能对于SCD基因的表达调控具有重要作用。     

奶山羊ELOVL6基因启动子的克隆及活性区域分析

超长链脂肪酸延伸酶6(elongase of very long chain fatty acids 6,ELOVL6)主要催化C12～C16饱和或单不饱和脂肪酸的延伸,是长链脂肪酸延长反应的限速酶.本研究根据云南黑山羊(Capra hircus)的基因组序列(Gene ID:NW_005100691.1)设计引物,以血液DNA为模板,利用PCR技术扩增得到西农萨能奶山羊(C.hircus)ELOVL6基因启动子的全长序列,通过缺失分析,构建了10个包含ELOVL6启动子不同缺失片段的荧光素酶报告基因载体,与海肾荧光素酶对照报告基因载体(pRL-TK)共同转染西农萨能奶山羊乳腺上皮细胞,利用双荧光素酶系统检测不同片段的启动子活性.结果表明,克隆得到ELOVL6基因启动子全长序列2 370 bp(包含转录起始位点上游2 168 bp),其与牛(Bos taurus)、人(Homo sapiens)和鼠(Mus musculus)的基因组序列同源性分别为94％、81％和80％,LO VL6启动子上无典型的真核生物启动转录元件TATA框.缺失突变研究发现,ELOVL6基因启动子前端存在负调控元件,启动子核心区域位于转录起始位点上游109～40 bp,该序列包含过氧化酶体增殖物激活受体(peroxisom prolifeator-activated receptor,PPAR)、肝X受体(liver X receptor,LXR)、胆固醇调节元件结合蛋白-1 (sterol-regulatory element binding protein-1,SREBP-1)、特异性蛋白1(specificity protein 1,Sp1)及核因子Y(nuclear factor Y, NF-Y)等转录因子的结合位点,本研究为ELOVL6基因启动子的功能研究提供理论依据.     

西农萨能奶山羊PPARγ基因启动子结构与功能分析

过氧化物酶增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptorγ,PPARγ)是核受体家族成员,作为配体激活型转录因子,在调控脂肪酸代谢和脂滴形成等方面发挥重要作用。为分析PPARγ基因启动子结构及功能,完善奶山羊(Capra hircus)乳脂代谢调控网络,本研究以西农萨能奶山羊全血DNA为模板,通过PCR技术扩增PPARγ基因5′侧翼序列,并克隆得到7个长度不同的缺失片段,分别连接pGL3-basic载体构建重组体,利用双荧光素酶报告系统检测各重组质粒活性,结合生物信息学分析确定其转录核心区域;并通过启动子定点突变和过表达CCAAT增强子结合蛋白α(CCAAT enhancer binding protein alpha,C/EBPα)研究转录因子C/EBPα对PPARγ基因的转录调控。结果表明,克隆得到的PPARγ基因启动子序列全长为2 328 bp(包含转录起始位点上游2 181 bp,GenBank登录号:MG770492.1),启动子上无典型的真核生物元件TATA框,但存在C/EBPα、肝X受体(liver X receptor,LXR)、胆固醇调节元件结合蛋白(sterol-regulatory element binding protein,SREBP)及特异性蛋白1(specificity protein 1,SP1)等多个转录因子结合位点;缺失片段分析结果表明,PPARγ基因启动子核心区域位于转录起始位点上游194~108 bp,且启动子上存在负调控元件;转录因子C/EBPα通过结合位于启动子上游119 bp处的C/EBPα结合元件而调控PPARγ基因的转录。本研究为后续开展PPARγ调控羊奶脂肪酸代谢的机理研究提供了资料。     

鸭PPARs启动子扩增、序列比较及其转录因子表达模式的聚类分析

过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferators-activated receptors,PPARs)是核激素受体超家族的一员,分α、β/δ、γ3个亚型,是调节细胞生长和分化的重要因子.为了解PPARs各成员在鸭(Anas platyrhynchos)骨骼肌发育中的不同作用,本研究克隆了鸭PPARα、PPARβ和PPARγ基因启动子区,预测其共同转录因子结合位点,用qRT-PCR检测PPARs及共同转录因子在鸭胚及出生后骨骼肌发育过程中的表达,比较表达模式并进行聚类分析.结果表明,扩增出鸭PPARα、PPAEβ和PPARγ启动子序列分别为2 526、1 631和2 942 bp,GenBank登录号分别为KX845431、KX845432和KX845433.鸭PPARs启动子区存在典型的CAAT-box、TATA-box顺式作用元件,预测存在共同的特异性蛋白1(specificity protein 1,Sp1)、核因子κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)和CCAAT增强子结合蛋白(CCAAT/enhancer binding protein alpha,C/EBP-α)转录因子结合位点.PPARs成员在鸭胸肌、腿肌组织中均有表达.在胸肌中,转录因子NF-κB与PPARβ基因的表达模式一致;在腿肌中,Sp1、NF-κB、PPARβ和PPARγ的表达模式一致.PPARs各成员均参与了骨骼肌的发育调控,PPARβ作用可能更大;PPAPβ、PPARγ在鸭骨骼肌发育过程中的功能可能相似;此外,NF-κB可能调控PPARβ在骨骼肌中的表达.研究结果为PPARs基因的表达和功能鉴定提供理论依据.     

马立克氏病病毒CVI988株病毒囊膜糖蛋白B启动子的克隆及活性分析

为了选择适宜的启动子调控外源基因的表达,以改善马立克氏病毒对载体的重组病毒的免疫保护力,克隆了马立克氏病病毒(MDV)CVI988株病毒囊膜糖蛋白B(gB)启动子,通过测序分析发现克隆的gB启动子与GenBank上发表的MDVGA株序列的同源性为99.5%。分别以β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)和虫荧光素酶(luciferase)为报告基因,构建pSK-gB-LacZ和pgB-Luc真核表达载体。将pSK-gB-LacZ转染的中国地鼠卵巢(Chinesehamsterovary,CHO)细胞进行染色,出现蓝色,说明在CHO细胞中,MDVgB启动子可以有效地调控lacZ基因的转录。在CEF细胞中,利用虫荧光素酶系统将gB启动子与SV40及hCMV启动子进行活性比较,发现hCMV启动子的活性为gB启动子的31倍,SV40启动子为gB启动子的27倍。     

光诱导转录因子MdMYB1对苹果果皮花青苷合成调控的表达分析

MdMYB1是调控苹果(Malus domestica)果皮着色的重要转录因子。黄绿色苹果脱袋后果面现红色,为了研究其花青苷合成表达调控机制,本研究采用Real-time PCR方法分析了光照对4种不同颜色苹果黄绿色品种金冠和陆奥、红色品种富士、深红色品种红星果皮转录因子MdMYB1表达的影响。研究表明,不同颜色苹果品种着色速度、面积和MdMYB1转录表达速度及累积量有关。通过金冠、红星苹果果实套袋处理,研究了果皮着色过程中结构基因苯丙氨酸解氨酶(MdPAL)、花青素合成酶(MdANS)、查尔酮异构酶(MdCHI)和类黄酮糖基转移酶(MdUFGT)的相对表达变化,结果表明,红星处理和对照转录因子MdMYB1及结构基因在着色过程中是持续表达的,而黄绿色品种金冠则没有出现持续表达的态势。金冠苹果转录因子MdMYB1与结构基因MdCHI表达模式相同,与MdPAL相似,经分析MdMYB1和结构基因MdCHI和MdPAL启动子序列,金冠苹果携带等位基因MdMYB1-2,其启动子区域有多个G-box光结合位点,据此推测,光照调控的光敏色素通过结合其启动子区域的G-box位点来调控转录因子MdMYB1-2;MdCHI在启动子区域含有顺式作用元件MBS,MdPAL含有顺式作用元件MBS和MBSⅡ,说明转录因子MdMYB1-2调控结构基因MdCHI表达,并有可能调控基因MdPAL或有密切相关性。结果表明,红星果皮全面着色可能与着色期转录因子及结构基因的持续表达和基因间协调表达有关;而金冠果皮在着红色过程中光诱导的转录因子MdMYB1调控的结构基因起决定性作用。     

猪Nramp1基因启动子克隆及其组织表达活性分析

Nramp1基因在猪肺泡巨噬细胞中具有较高的组织表达特异性,本研究的目的是克隆并分析猪(Sus scrofa)Nramp1基因在肺泡巨噬细胞中的特异性表达调控元件.本研究首先利用5'RACE技术确定了Nramp1基因转录起始位点,在此基础上构建了-1 327～+86 bp区域内不同长度的嵌套缺失片段,分别连接至pGL3-BASIC载体上,构建了pLUC1430、pLUC1136、pLUC840、pLUC751、pLUC487、pLUC379、pLUC274及pLUC179共8个缺失表达载体.采用脂质体转染法,与海肾荧光素酶载体共转染猪肺泡巨噬细胞、肾细胞、脂肪前体细胞和胎儿成纤维细胞,采用双荧光素酶报告系统验证了Nramp1基因不同启动子片段的表达活性,结果表明Nramp1基因核心启动子区位于-386～-173 bp.进一步比较了pLUC487[-386～+86]启动子区在巨噬细胞、猪肾细胞、脂肪细胞和胎儿成纤维细胞中的表达活性,结果表明Nramp1基因在巨噬细胞中的表达活性极显著地高于肾细胞、脂肪细胞和成纤维细胞(P<0.01),表明Nramp1基因启动子具有较高的巨噬细胞特异性.本研究获得了能够在猪肺泡巨噬细胞中特异表达的调控元件,为进一步实现外源基因在猪肺泡巨噬细胞中的特异性表达提供了基础.     

奶牛SREBP1蛋白对FASN基因启动子的转录调控分析

脂肪酸合成酶(fatty acid synthase,FASN)是动物组织合成脂肪酸的关键酶,为研究奶牛(Bos taurus)FASN基因的调控机制,本研究从奶牛基因组DNA中克隆构建了3个不同片段长度的FASN基因启动子并分析其结构,在L02肝脏细胞中转染固醇调节元件结合蛋白1(sterol regulatory element binding protein1,SREBP1)真核表达载体和FASN启动子,Western blot检测SREBP1核蛋白的表达,双荧光素酶系统和q RT-PCR技术研究对FASN基因启动子活性的调控作用,结果发现,构建的pGL3-FSAN1、pGL3-FASN2和pGL3-FASN3启动子片段长度分别为177、255和399 bp,其中pGL3-FASN2和pGL3-FASN3包含SREBP1转录因子结合位点。在人(Homo sapiens)源L02肝脏细胞中转染SREBP1质粒后检测发现,SREBP1核蛋白表达升高。肝脏细胞中转染pGL3-FSAN1、pGL3-FASN2和pGL3-FASN3启动子并用SREBP1质粒处理后,pGL3-FASN2和pGL3-FASN3启动子活性极显著增加(P0.01)。与对照组相比,SREBP1处理后细胞FASN基因m RNA的表达显著增加1.67倍(P0.05)。本研究揭示奶牛SREBP1蛋白可以促进对FASN基因的转录激活。这一结果为研究奶牛FASN基因的转录调控机制提供了基础资料。     

地方黄牛MyoD1基因启动子多态性分析及其相关转录因子SF1验证

骨骼肌的形成影响着动物的生长发育,而成肌因子的调控,将决定动物的生长性能高低,是极其重要的经济指标之一。为筛选不同品种黄牛(Bos taurus)成肌细胞决定基因1(myogenic differentiation 1,MyoD1)启动子区SNPs(single nucleotide polymorphisms),旨在为确定与黄牛生长性状相关的分子遗传标记提供研究基础,为MyoD1基因启动子区功能元件的揭示提供依据。实验以200头贵州地方黄牛关岭牛、思南牛、黎平牛、威宁牛(各50头)为研究对象,分析MyoD1基因的单核苷酸突变位点。在4个实验群体中共发现5个SNPs,其中关岭牛、思南牛、黎平牛的突变位点相同,都为g.-1141TC、g.-871CT;威宁牛的突变位点有4个,分别为g.-1778TC、g.-871CT、g.-797TC、g.-761TC。关联性分析结果表明,关岭牛MyoD1基因启动子g.-1141TC、g.-871CT位点分别对腹围、体斜长和胸围有显著影响,黎平牛MyoD1基因启动子g.-1141TC、g.-871CT两个位点均对管围存在显著影响,思南牛MyoD1基因启动子的g.-1141TC位点对坐骨端宽有显著影响(P0.05),而g.-871CT位点对生长指标没有显著性影响(P0.05)。威宁牛MyoD1基因启动子g.-1778TC、g.-871CT、g.-797TC、g.-61TC位点分别对体斜长、腰高和坐骨端宽有显著影响(P0.05)。采用酵母单杂交实验对MyoD1基因启动子和转录因子SF1基因验证,结果发现SF1基因确能与MyoD1基因启动子结合的转录因子。利用双荧光素酶报告系统检测到SF1基因对MyoD1基因启动子相对荧光素酶活性升高。当SF1基因转录位点产生g.-1141TC突变,为CC基因型时,对3个黄牛品种(关岭牛,黎平牛,思南牛)的腹围、管围、坐骨端宽等生长指标影响显著,SF1对MyoD1基因的启动活性及调控功能有重要影响。     

水稻AP2/ERF转录因子基因OsERF096启动子克隆及活性分析

提高水稻耐冷性对保障水稻高产、稳产具有重要意义。AP2/ERF转录因子能够抵抗外界逆境胁迫,课题组前期研究发现水稻OsERF096基因显著受冷胁迫诱导表达。本研究克隆了OsERF096启动子序列(-1~-1215 bp),通过软件预测发现OsERF096启动子中含有多个与低温及激素响应相关的顺式作用元件。根据元件分布特征进行了5′端片段缺失设计,构建了GUS表达载体P_(OsERF096-1215)-GUS、P_(OsERF096-1102)-GUS、P_(OsERF096-827)-GUS、P_(OsERF096-501)-GUS,并转化拟南芥。通过GUS染色和GUS基因qRT-PCR检测发现,正常生长条件下,4个不同长度的启动子中P_(OsERF096-1215)启动子活性最高,P_(OsERF096-1102)最低。与前期qRT-PCR检测不同,冷处理下OsERF096启动子活性未发生显著变化。这些结果为后续OsERF096基因的表达调控及生物学功能研究奠定重要基础。     

拟南芥AtEXP1基因启动子的克隆及转录调控元件分析

为了研究拟南芥扩张蛋白AtEXPA1基因启动子上与转录调控有关的元件,我们通过PCR技术克隆了AtEXPA1基因上游897bp具有启动子活性的序列,再将启动子作不同程度截短,所有片段与GUS基因融合,构建植物表达载体,采用基因枪轰击拟南芥叶片和PEG介导转化烟草原生质体,通过定性和定量检测GUS的活性,发现在靠近翻译起始密码子的上游144bp之间存在增强转录活性的元件。将PEG介导转化的烟草原生质体,分别进行光诱导,冷诱导, 脱落酸（ABA）,盐处理,根据GUS定量检测的结果,推测（1）在AtEXPA1基因启动子上广泛存在与光调控有关的元件,（2） -897～-626 bp之间存在冷负调控元件, （3）-626～-444 bp之间存在与ABA负调控有关的元件,（4）-626～-282 bp之间存在与盐负调控有关的元件。     

小麦1B/1R易位系中有活性的ω黑麦碱基因的启动子的克隆与功能验证

小麦1B/1R易位系由于具有高产和适应性广等优点,在我国的小麦生产中得到了广泛的应用,但这类品种有一个共同的缺点,就是加工品质比较差,ω-黑麦碱被认为是影响其加工品质的一个重要因素.通过RNA干扰途径沉默ω-黑麦碱基因的表达,是改良小麦1B/1R易位系加工品质的一个重要策略.使用由ω-黑麦碱基因自身启动子驱动的RNA干扰表达载体,可使转入的基因在需要的部位和需要的时间表达,提高分子育种的效果.为获得有活性的ω黑麦碱基因的启动子,本研究设计了覆盖启动子区和部分编码区的一对特异引物,以小麦(Triticum aestivum)1B/1R易位系兰考906为试材,通过PCR克隆得到了与3个有转录活性的ω-黑麦碱基因有对应关系的5个启动子A9-1、H2-1、H7-1、C11和F11-1,选择与其中2个有转录活性的ω-黑麦碱基因分别有对应关系的启动子A9-1和F11-1构建以GUS为标记基因的表达载体,并用基因枪对小麦幼嫩种子进行了轰击,通过对GUS基因的瞬时表达分析,证实其中一个启动子F11-1具有活性.研究结果为构建由ω黑麦碱基因自身启动子驱动的RNA干扰表达载体提供了基础资料.     

京海黄鸡IL-6基因启动子区多态性的生物信息学分析

前炎性细胞因子白细胞介素6(interleukin-6,IL-6)在许多慢性炎症和自身免疫性疾病的发病机制中起着至关重要的作用,尤其是炎症性肠病。为了从分子水平上探讨IL-6基因的表达调控,本研究以京海黄鸡(Gallus gallus)为素材,通过基因组DNA测序技术,检测IL-6基因上游-2 200 bp至下游500 bp区域中的单核苷酸多态(single nucleotide polymorphism,SNP),同时运用生物信息学软件预测IL-6基因核心启动子区转录因子以及CpG岛(CpG islands),分析所测SNPs以及该基因启动子区SNP突变前后转录因子和CpG岛的变化。测序结果表明,京海黄鸡中共检测到28个SNPs位点,其中位于5'调控区有19个,外显子区2个(均为同义突变),内含子区2个,3'区5个;在28个突变位点中,发现有4个为Gen Bank中未标注的SNPs,其中3个(G-357 A、C-447 G和A-663 G)位于5'调控区,1个位于3'区(C3177T)。生物信息学分析表明,有11个SNPs位于IL-6基因核心启动子区,并导致转录因子发生了改变;同时由于启动子区C-939G的突变,导致CpG岛区域由原来的3个变为2个,由此推测上述SNPs可能通过影响IL-6基因的启动子区转录因子以及甲基化区域的改变影响IL-6基因的表达调控。研究结果对进一步探讨IL-6基因的功能和作用,以及这些SNPs与鸡肠道炎症的抗性及生产性能的关系具有十分重要的意义。     

CBF转录因子及其在植物抗冷反应中的作用

CBFs转录因子是转录因子家族之一,CRT/DRE是一种顺式作用因子,在COR基因的启动子区域。在低温条件下,CBF基因通过结合在CRT/DRE上激活COR基因的表达,从而提高植物抗冷能力。本文论述了CBF转录因子的结构特性以及在植物抗寒调控中所起的作用。     

枇杷EjNAC82的克隆及其对类胡萝卜素合成基因EjPSY、EjBCH的转录激活分析

为了探讨NAC转录因子对枇杷果实类胡萝卜素代谢的调控机制,以大红袍(红肉枇杷)和白沙(白肉枇杷)为试验材料,利用RNA-Seq技术对大红袍和白沙进行转录组测序,通过分析两个品种间的转录组差异,初步筛选并克隆出了1个枇杷NAC转录因子,命名为EjNAC82。生物信息学技术分析结果发现,EjNAC82具有NAC转录因子特有的结构域、理化性质和蛋白质结构特点,是典型的NAC转录因子家族基因。亚细胞定位试验发现该转录因子定位于细胞核。实时荧光定量PCR结果表明,EjNAC82在枇杷老叶中的表达量高于根、芽、嫩叶、老叶、嫩枝、老枝、幼果和熟果。EjNAC82在果皮和果肉成熟过程中的表达模式相同,均呈先上升后下降再上升的趋势。随着果实的成熟,EjNAC82在大红袍果肉中的表达显著高于白沙(P<0.05)。EjNAC82在大红袍果皮S1、S2、S4时期的表达显著高于白沙。LUC/REN双荧光素酶试验结果表明,EjNAC82对EjPSY1、EjPSY2和EjBCH启动子具有激活作用。这些结果表明EjNAC82可能通过调控EjPSY1、EjPSY2和EjBCH基因的表达从而正向调控枇杷果实中类胡萝卜素的合成。本研究结果为揭示NAC转录因子对枇杷果实类胡萝卜素积累的转录调控功能提供了理论依据。     

参与逆境应答的小麦RBCS11基因启动子功能分析

光合作用相关的核基因(photosynthesis-associated nuclear genes,PhANGs)可以响应包括光照、干旱、糖以及脱落酸(abscisic acid,ABA)等多种环境信号,目前己发现并报道了多种PhANGs启动子上关于光调控的顺式作用元件,但是关于干旱以及ABA等响应元件仍然缺乏系统性研究.本研究主要对核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶小亚基基因(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase small subunit,RBCS)启动子区域响应逆境胁迫的顺式作用元件进行分析.首先从中国春小麦(Triticum aestivum)基因组中分离得到TaRBCS11基因上游1 839 bp的核苷酸序列,对该启动子进行结构分析的结果表明,转录起始位点位于起始密码子上游59 bp;经PlantCARE数据库分析,发现该启动子序列上除大量保守光调控元件外(如Box Ⅰ、G-Box、I-box和GATA-motif等),还包含多种应答干旱、盐及激素等逆境因子的保守顺式作用元件(如MYB结合位点(MYB binding site,MBS)、CCAAT-box、乙烯响应元件(ethylene-responsive element,ERE)和赤霉素应答元件(gibberellin-responsive element,GARE-motif)等);从小麦基因组数据库分离得到TaRBCS11、TaRBCS13、TaRBCS10和TaRBCS14启动子序列,序列比对显示,其具有极高的同源性,同时还发现多个保守光调控元件(如MNF1、GATA-motif、I-box、G-Box和Spl)位于这4段启动子近侧区(-200bp～ATG);根据TaRBCS11启动子结构特征及调控元件分布情况,设计5条上游引物及1条下游引物用于启动子缺失片段扩增,长度分别为1 656、1 258、866、533和277 bp;随后对该启动子5’端进行缺失并构建了5个不同长度片段融合报告基因β-葡萄糖醛酸酶基因(β-glucuronidase,GUS)的缺失表达载体,利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的烟草(Nicotiana tabacum)叶片瞬时表达体系研究酶活变化情况.组织化学染色与酶活分析表明,光能明显提高GUS酶活,进一步分析表明,随启动子片段的缩短,启动子片段上光调控元件缺失,启动子活性依次下降;此外,对不同启动子缺失材料进行干旱、高盐、ABA、黑暗及恢复光照处理,发现干旱、高盐、ABA和黑暗均对全长启动子(P1656)有显著的抑制作用,-804～-474 bp的区域对该段启动子响应干旱及高盐胁迫具有重要作用,而参与ABA响应的核心调控区域位于-1 597～-1 198bp.本研究验证了TaRBCS11基因的表达受干旱、高盐、ABA和光调控影响,并鉴定出其启动子上参与响应非生物胁迫的重要调控区域,研究结果为今后深入研究PhANGs表达调控机制提供了重要参考.     

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。