雄性不育及育性恢复基因表达载体的构建

将拟南芥花药特异表达启动子A6与核酸酶基因融合构建不育基因,与核酸酶Bamase特异抑制剂Barstar基因融合构建育性恢复基因,再分别与抗除草剂溴苯睛基因表达盒bxn串联,形成紧密连锁,分别构建植物雄性不育和育性恢复基因表达载体pwP一AN及pwp一AS,以抗澳苯睛基因作为转化和繁殖、制种过程的筛选标记。     

Patatin、Wun1启动子驱动的PPO反义基因植物表达载体的构建

以植物表达载体PC3-ASPPOty为基础,分别构建了由Patatin、Wun1启动子调控的PPO反义基因植物表达载体pCP-ASPPOty、pCW-ASPPOty,并通过直接导入法将重组质粒分别导入根癌农杆菌LBA4404中,经PCR鉴定证明,此基因已整合到农杆菌Ti上。表达载体的建立为获得地上部分PPO活性正常、块茎损伤低褐化的马铃薯加工型改良品种奠定了基础。     

金针菇启动子的基因克隆

利用PCR扩增技术,以金针菇菌丝总DNA为模板,扩增出一条长约750bp的特异性gpd启动子基因条带（命名为gpd—Fv2）,并将其连接到载体上,然后转入大肠杆菌DH5α感受态细胞,筛选出阳性质粒。DNA序列与金针菇gpd启动子的同源性为98％。     

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。     

大豆种子Em基因(LEA 1)启动子的克隆与序列分析

根据已公布的大豆种子Em基因(LEA1)的5'末端序列设计二个基因特异反向引物(EmS1,EmS2).以大豆基因组DNA为模版,利用染色体步行(Chromosome Walking)法,获得了Em基因起始密码子上游836bp的特异DNA片段.进行序列测定和生物信息学分析.结果表明,这段DNA序列为一尚未在基因数据库登录的DNA片段.该序列含有启动子的基本元件TATA-box和CAAT-box,因此可能具有启动子活性.含有1个DRE1和2个ABRE,该启动子可能受到ABA和干旱等条件的诱导.含有1个AG-motif和1个ELRE-motif,该启动子可能参与创伤和诱导子等胁迫因素的应答.含有2个RY-repeat和1个TGTCACA-Motif,该启动子片段可能具有种子特异性.结果表明,所克隆到的片段可能为基因Em的诱导型启动子,并且很可能是种子特异性启动子.     

CBF调节子在水稻品种日本晴和93 11低温驯化过程中的差异调控机制

 利用拟南芥DREB1蛋白序列在水稻全基因组水平进行TBLASTN,共检索到9个水稻同源基因。其中,有3个基因串联排列在第9染色体上,命名为OsCBF1、OsCBF2、OsCBF3。它们编码的蛋白在保守区域内与DREB1的相似性较高。低温驯化能增强水稻幼苗的耐冷性,减少叶片的离子渗漏,但粳稻品种日本晴和籼稻品种93 11之间存在差异。OsCBF1~OsCBF3基因在低温驯化过程中诱导表达,在93 11中的表达量比在日本晴中的更高。CBF候选靶标基因OsP5CS在两个水稻品种都得到诱导表达,但是OsLIP5和OsLIP9只在93 11中上调表达,而在日本晴中表达量变化不明显。OsCBF1~OsCBF3的启动子序列在日本晴与93 11之间存在多态性,93 11的启动子序列中包含更多的MYC顺式作用元件。     

茶树CsANS基因及其启动子的克隆与生物信息学分析

采用RACE技术,获得茶树武夷奇种C18叶片花青素合成途径中的花青素合成酶(ANS)基因的c DNA全长序列。采用染色体步移技术获得该基因的启动子序列。采用实时荧光定量PCR技术检测该基因在不同遮光处理下的表达动态。结果表明,Cs ANS全长c DNA为1 000 bp,其中ORF(Open Reading Frame)为957 bp,编码320个氨基酸,含有DIOX-N和20G-Fell-Oxy保守功能结构域;分离得到Cs ANS基因上游调控序列1 010bp,其含启动子核心元件TATA-box及ACE、GT1-motif、Sp1(光响应元件)、circadian(生物钟相关元件)等与花青素合成途径相关的重要顺式作用元件。荧光定量PCR分析表明,该基因在全光照处理(CK)时表达量较高,75%遮光时表达量较低。说明该基因的表达受光照强弱的控制。     

Differential Regulatory Mechanisms of CBF Regulon Between Nipponbare (Japonica) and 93-11 (Indica) During Cold Acclimation

Nine CBF/DREB1 homologous genes in rice were obtained by BLAST search in the NCBI database,which share conserved amino acid sequences with DREB1 protein in Arabidopsis.Three CBF genes organized in tandem,named OsCBF1,OsCBF2 and OsCBF3,showed a transient induction in the process of cold acclimation,much stronger in indica rice 93-11 compared with japonica rice Nipponbare.The candidate downstream genes OsLIP5 and OsLIP9 were induced in 93-11 but not in Nipponbare.The differential expression of CBF regulon might be caused by polymorphisms within promoter sequences between these two rice varieties.These results could be useful for utilization of CBF/DREB1 genes and illustration of differences in chilling tolerance between indica and japonica rice varieties.     

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。     

基于生物信息学分析的水稻无机焦磷酸化酶基因OsIP1的克隆及其遗传转化

 无机焦磷酸化酶在植物体内催化焦磷酸基团分解为磷酸基团的反应,而焦磷酸的及时降解,被认为是原初光合产物合成双糖特别是蔗糖,进而进行长距离运输的关键步骤之一。但是,蔗糖在维管束中的运输需要焦磷酸,因此,在叶肉细胞中特异性过表达焦磷酸化酶基因,被认为是拉动和促进光合作用的关键措施之一。对水稻中约30个无机焦磷酸化酶编码基因进行氨基酸序列比较、结构域特征、亚细胞定位预测以及上游顺式元件释义等生物信息学分析,进而克隆了1个预测为编码胞质型可溶性无机焦磷酸化酶的基因OsIP1（Os04g0687100）,并将其与叶肉细胞特异性启动子cyFBPase相连,构建成嵌合基因cyFBPase:OsIP1;通过农杆菌转化法将其转入2个水稻品种中,累计获得48个阳性转基因植株。     

水稻精细胞优势表达基因RSG6启动子的克隆及表达

利用已知的[i]RSG6[/i]基因序列和GenBank中提供的[i]RSG6[/i]前导序列设计引物,通过基因组DNA的PCR扩增得到长度为1 408 bp和1 173 bp的两个[i]RSG6[/i]启动子片段PB、PS,测定序列分析发现,PB、PS分别位于水稻第10和第4染色体上,PB、PS序列之间具有较高的同源性,且都含有大量的启动子元件。通过设计带有酶切位点的引物扩增出PB和PS的各两条缺失片段PB1、PB2、PS1、PS2,与质粒pBI221连接后得到中间载体pBI221 PB1、pBI221 PB2、pBI221 PS1、pBI221 PS2,再与质粒pBIN19连接构建出双元表达载体pBIN GUSB1、pBIN GUSB2、pBIN GUSS1、pBIN GUSS2,转化农杆菌EHA105,感染烟草叶片和烟草花粉,瞬时表达显示缺失片段PB1、PB2、PS1、PS2均具有启动子功能,且PB1、PS1的启动效率较PB2、PS2高。     

马尾松银松素合酶基因启动子区的克隆及特征分析

银松素合酶（pinosylvin synthase,PS）是合成银松素类植物抗毒素的关键酶。本文根据前期工作所获得的PS基因序列,设计基因特异引物,利用连接介导的染色体步行技术,从马尾松总基因组中扩增PS基因上游的启动子区;通过PLAN-CARE等分析软件对5′侧翼区近700 bp进行启动子特征分析,预测启动子区调控元件。结果表明,在翻译起始密码子上游167 nt处可能存在TATA-box。此外还发现3个GATA-box（-260 nt、-295 nt、-386 nt和-295 nt）和若干个TGAC-like序列。     

茶树N-甲基转移酶基因启动子克隆及功能分析

咖啡碱是茶叶中重要的功能物质,N-甲基转移酶（NMT）是其生物合成的关键酶。本研究以英红9号茶树新梢为材料,利用hiTAIL-PCR克隆NMT1基因启动子,并采用Plant CARE等在线软件分析其顺式作用元件。根据其元件组成,设计5'递减的启动子与GUS基因一起组建了融合载体转入烟草,利用GUS染色和定量PCR方法,分析了克隆的启动子功能及其对环境因子的响应。结果表明,克隆的NMT1基因启动子长767βbp,含有TATA-box、CAAT-box等真核生物启动子基本元件及多个与植物非生物胁迫相关的响应元件。以5'递减的NMT1启动子替换pBI121中的CaMV35S启动子,构建出与GUS融合的pA、pB、pC、pD载体。在烟草叶片中进行瞬时表达,不同长度的NMT1启动子均具驱动GUS表达功能,且长度越长驱动能力越强。以含全长NMT1启动子载体pA对烟草转基因,转基因烟草各组织均检测到GUS基因的表达且表达量叶>茎>根,叶片中的表达量为根部的3倍。对转基因烟草进行不同程度光照、温度、模拟干旱和脱落酸处理后,除40℃温度条件外,其他处理的叶片中GUS基因表达在处理前后均存在显著变化,表明NMT1启动子功能受外界环境因子的胁迫影响。     

高粱高效Ubiquitin启动子的克隆及活性鉴定

在转基因植物的研究中，启动子是影响转基因表达效率的重要因素之一。植物泛素（ubiquitin）基因启动子以启动效率高、甲基化程度相对较低、遗传性状稳定等特点成为单子叶植物中应用较为广泛的启动子。其中，玉米的Ubi-1是最常使用的Ubiquitin启动子之一。本研究旨在克隆高粱高效Ubiquitin启动子，为高粱及其他单子叶植物的遗传转化研究提供新的组成型启动子选择。本研究从NCBI数据库中查找到多个polyubiquitin基因，下载其起始密码子上游3000 bp的序列。根据Ubiquitin启动子的特点，选择含有5′ UTR内含子且大小合适的序列，并通过在线启动子预测网站进行启动子分析，最后选择2个基因（LOC8076096、LOC8063786）进行启动子克隆，将其启动子序列分别命名为U1和U5。将这2个启动子片段PCR扩增后，连入含有GUS报告基因的植物表达载体Ubi-GUS，得到重组表达载体U1-GUS和U5-GUS。重组载体通过农杆菌介导法转化水稻和狗尾草，PCR筛选阳性转化苗，对阳性转化苗进行GUS染色分析，鉴定U1和U5的启动子活性。GUS染色观察发现，所有以U1和U5为启动子的水稻和狗尾草阳性转化苗的根、茎和叶均呈现较深的蓝色，比以玉米Ubi-1为启动子的阳性转化苗的蓝色略深，且以U5为启动子的阳性转化苗比以U1为启动子的蓝色更深，而非转基因的水稻和狗尾草小苗则完全染不上蓝色。因此，启动子U1和U5在水稻和狗尾草中均具有组成型强启动子的活性，可作为新的组成型启动子应用于高粱、水稻、狗尾草及其他单子叶植物的遗传转化研究。     

水稻OsF-box基因表达的初步研究

为研究水稻中OsF-box基因的功能,构建了该基因的RNAi表达载体转化水稻日本晴,通过PCR、Southern-blot鉴定出阳性植株.与野生型植株相比,阳性植株抽穗期延迟,且在进入生殖生长期后出现很多高位分蘖.进一步克隆了OsF-box基因的启动子序列,构建与GUS报告基因融合表达载体转化水稻,染色结果表明,该基因在水稻茎秆和花药部位有明显的表达,而根和叶片中没有检测到明显的表达活性.     

拟南芥热激启动子（HSP18.2）在水稻中的启动效率探讨

从拟南芥中克隆热激蛋白基因HSP18.2的启动子区域,构建了由HSP18.2启动子引导的GUS融合基因,并经农杆菌介导导入籼稻愈伤组织中。对热激和常温条件下转基因籼稻愈伤组织中GUS活性的比较测定表明,HSP18.2启动子在热激条件下可驱动GUS报告基因在转基因愈伤组织中高效表达,而常温条件下GUS活性在检测水平以下,证明HSP18.2启动子在籼稻中对基因的调控十分灵敏。     

Development and Evaluation of Codon-modified cry V Constructs in Cultivated Potato (Solanum tuberosum L. ) for Control of Potato Tuber Moth

A cryV gene,specifically toxic to Lepidoptera and Coleoptera,was incorporated into binary vectors with different promoters and the presence or absence of the β-glucuronidase(gus) reporter gene.These constructs were integrated into potato cv.Spunta by Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation.Highest expression of cryV gene,determined by mRNA levels and insect mortality,was obtained using the CaMV 35S promoter without the gus gene configuration.Detached leaf and tuber bioassays showed a mortality rate of up to 83% and 100%,respectively,for potato tuber moth(Phthorimaea operculella Zeller) in the transgenic lines.Our results demonstrated that the presence of the gus gene negatively affects the expression level of the cryV gene.Bt expression was also facilitated by using the(ocs)3 mas super promoter,whereas the Bt expression regulated by the patatin promoter(tuber-specific) was too low to have any effect upon the mortality of potato tuber moth.These results represent significant improvement in the level of host plant resistance for the control of potato tuber moth via Bt transgenes.     

茄子冷诱导转录因子CBF的分离及分析

利用白菜CBF基因序列搜索茄子基因组DNA序列和茄子EST序列,然后参考这些序列设计开放型阅读框两端的特异引物,以茄子叶片cDNA为模板克隆获得了该基因的cDNA序列。经生物信息学分析证实该序列是CBF基因,命名为SmCBF（登录号：KY780486.1）。该基因编码211个氨基酸,包含AP2功能域和DNA结合位点,属于AP2超基因家族。用PlantCARE分析SmCBF基因启动子序列的顺式作用元件,发现了1个MYC识别位点和1个MYB结合位点,说明该基因受到MYC和MYB的调控。采用Real-time PCR研究了SmCBF基因在低温诱导茄子中的表达情况,结果显示该基因随着低温处理时间延长表达量逐渐升高,在6 h达到最高值,说明低温诱导该基因表达。     

光敏核不育水稻OsRacD启动子的分离及其育性相关性分析

以水稻OsRacD的cDNA序列为探针筛选光敏核不育水稻农垦58S基因组文库,获得了一个包含2 kb的OsRacD启动区和396 bp编码区序列的阳性克隆。与反向PCR克隆的水稻农垦58N该基因的启动区比较,证实该基因的启动区在农垦58S和农垦58N的同源性达到99.8%,且在预测的调控元件上不存在碱基差异。说明农垦58S和农垦58N在长日照条件下表现出的育性差别,并非两者在OsRacD调控序列结构上的差别所致,而与基因表达的发育调控有关。     

枇杷果实EjNADP-ME2基因及启动子克隆与表达分析

以‘解放钟’和‘白梨’果实为材料,研究基于转录组筛选出的表达量较高且在2个品种中有差异的EjNADP-ME2（Unigene0001461）基因,采用RACE和RT-PCR技术成功克隆EjNADP-ME2的cDNA全长。系统进化树分析表明,EjNADP-ME2与苹果的NADP-ME基因关系最近。生物信息学预测结果显示,EjNADP-ME2蛋白应该位于细胞质中。用染色体步移法成功克隆了EjNADP-ME2的启动子序列,序列预测该基因启动子区域含有水杨酸、茉莉酸、脱落酸响应的顺式作用元件,此外还有厌氧诱导元件、MYB和MYC参与黄化和干旱诱导的结合位点MBS。荧光定量PCR分析表明,EjNADP-ME2基因的表达量变化趋势在2个品种中大致相同,均呈现出先降低后升高又降低的趋势,且该基因在低酸品种的表达量稍低于高酸品种。相关性分析结果显示,低酸品种EjNADP-ME2基因转录水平与苹果酸含量呈显著负相关。本研究的结果为进一步探究EjNADP-ME2基因在苹果酸代谢途径中的功能奠定坚实基础。