紫花苜蓿MsLEA4启动子的克隆及表达分析

为了深入研究紫花苜蓿（Medicago sativa）MsLEA4基因的功能,本试验采用染色体步移技术从紫花苜蓿基因组中扩增出MsLEA4启动子序列,构建GUS植物超表达载体,并根据序列分析结果对紫花苜蓿进行相应逆境胁迫。结果表明：紫花苜蓿MsLEA4启动子含有响应脱落酸（abscisic acid,ABA）调控的顺式作用元件ABRE,响应赤霉素（gibberellin,GA）调控的顺式作用元件P-box,参与胚乳合成的顺式作用元件GCN4和Skn-1,以及涉及光调控和光周期的顺式作用元件;外源ABA、GA、持续光照以及黑暗均能诱导MsLEA4基因的表达;GUS基因只在拟南芥花和荚果中表达。因此,MsLEA4基因能参与紫花苜蓿的逆境调控,与该基因启动子序列中所含的一系列顺式作用元件相关。本研究为进一步探索MsLEA4基因在紫花苜蓿逆境胁迫、光调控以及组织特异性表达中的作用奠定了基础。     

盐生草HgNHX1基因启动子的克隆及功能验证

为了进一步探明盐生草HgNHX1基因启动子的功能,从盐生草基因组中克隆了HgNHX1基因上游 5'侧翼调控区1523 bp的序列,即HgNHX1基因启动子(pHgNHX1)序列,并利用PlantCARE、PLACE等在线软件对HgNHX1基因5' 端上游序列进行预测和分析,发现该启动子中除具有TATA-box、CAAT-box等核心启动子元件外,还含有多个与盐、干旱、缺水、冷、伤害等逆境胁迫诱导有关的作用元件;同时具有生长素、脱落酸、赤霉素及乙烯等植物激素诱导响应的功能元件,表明分离得到的DNA片段具有典型启动子的一般特征。构建pBI-HgNHX1启动子植物表达载体并转化拟南芥和烟草,利用组织染色法鉴定转基因烟草和拟南芥的 β-葡萄糖苷酸酶基因(GUS)表达模式,发现在转基因拟南芥的各个器官均有GUS 酶的活性,说明pHgNHX1具有一定的组成型启动子活性。     

草地早熟禾PpGA2ox基因启动子的克隆及功能分析

为了研究草地早熟禾(Poa pratensis L.)GA2-氧化酶基因(PpGA2ox)的启动子,利用染色体步移的方法从草地早熟禾中克隆得到1109bp的PpGA2ox基因启动子序列。Plant CARE在线预测结果表明该启动子序列中存在CAAT-box、TATA-box等启动子基本顺式作用元件以及响应干旱胁迫和茉莉酸甲酯诱导的调控元件。构建PpGA2ox基因启动子与GUS报告基因融合的植物表达载体转化拟南芥,阳性植株GUS组织化学染色结果表明PpGA2ox基因启动子可以驱动GUS基因在拟南芥中表达并且表达具有组织特异性。与对照相比,激素处理及非生物胁迫下GUS基因表达量发生变化,推测PpGA2ox基因的表达可受到激素及非生物胁迫调控。     

马铃薯SGT3基因表达及其启动子功能分析

鼠李糖转移酶(rhamnosyltransferase SGT3)是植物糖苷生物碱合成的关键酶,它主要调控α-茄碱和α-查茄碱从其β形式的转化。本文研究马铃薯栽培种SGT3基因的表达特点及其启动子的功能。实时定量PCR结果发现在红光照射24 h后,SGT3的表达量是黑暗处理的26.8倍,说明红光显著诱导了SGT3的表达;为进一步分析该基因的光调控机理,本项研究克隆到SGT3上游长度为2449 bp的启动子序列,通过分析发现该启动子的转录起始位点位于翻译起始位点上游-152 bp,同时确定了该启动子核心序列及上游增强子、抑制子序列,受病原菌、损伤、干旱、ABA 激素及一系列光调控的顺式元件。构建不同长度(349,572,979,1312和1870 bp)的该启动子驱动报告基因GUS的植物表达载体并转化烟草。结果证明,不同长度的SGT3启动子都可以启动GUS表达,但没有CMV 35S启动的GUS表达量高;其中在P572和P979的表达强度较高,这可能与该片段含有启动子的正调控元件(GATA BOX,5′UTRPY-RICH STRETCH)有关,GUS表达强度在P1312和P1870中明显减弱,预测到该区段存在抑制基因表达的负调控元件(WRKY710S);SGT3启动子的组织特异性实验表明GUS染色主要集中在烟草叶片的叶脉部分,茎中的表皮、韧皮部及木质部,但髓部几乎不表达,根中主要分布在根冠、分生区以及维管束组织中。上述结果为将来研究SGT3在糖苷生物碱合成过程中的调节功能提供了依据。     

匍匐翦股颖HSP26.7基因启动子的表达分析

为研究匍匐翦股颖HSP26.7基因启动子在植物抗逆方面的功能,克隆了匍匐翦股颖的一个小热激蛋白HSP26.7基因的启动子并进行了序列分析;构建了同时具有该启动子序列和GUS报告基因的植物表达载体,并通过农杆菌侵染法转化拟南芥植株.结果显示:该启动子存在HSE,ABRE等响应高温和其他胁迫的调控元件,受高温胁迫强烈诱导,...     

桑树成花素基因MaFT的启动子克隆和功能位点分析

FT(flowering locus T)是高等植物开花过程中关键的信号整合因子,主要在叶片维管束中合成,通过运输抵达茎顶端分生组织发挥作用。为了研究桑树FT基因的转录调控机制,以白桑种(Morus alba Linn.)品种新一之幼嫩叶片的基因组DNA为模板,根据NCBI数据库公布川桑(Morus notabilis)全基因组中FT同源序列的上游序列设计引物,PCR扩增获得FT基因的启动子片段,其长度为921 bp,命名为MaF TP。通过PLACE和PlantC ARE在线启动子预测工具分析,该序列中除含有TATA-box、CAAT-box等真核生物启动子的核心元件外,还存在脱落酸的响应元件ABRE,生长素响应元件AuxRR-core,水杨酸响应元件TCA-element,生理节律相关顺式作用元件circadian,光响应元件I-box、G-box、MNF1等,以及胚乳表达必需的顺式作用元件Skn-1-motif和抗逆性相关的顺式作用元件W-box、MBS、TC-rich repeats,表明FT基因的转录表达可能受光照、干旱、节律性、脱落酸、生长素、水杨酸等因素的调控,并参与胚乳的形成。将5'端缺失的5段FT启动子序列(从大到小依次为MaF TP903、MaF TP762、MaF TP542、MaF TP289、MaF TP162)分别与报告基因GUS融合构建表达载体,利用农杆菌转化烟草(Nicotiana benthamiana)植株,通过GUS染色对不同长度的启动子活性进行分析,结果表明:除了MaF TP903的活性较弱外,其余启动子缺失片段均能驱动GUS基因高效表达,且表达量相近。依据研究结果推测:MaF TP启动子的762~903 bp区段可能存在MaF T基因转录表达的负调控元件。     

桑树病程相关蛋白基因MuPR1-2的启动子克隆及诱导表达活性

研究桑树抗病关键蛋白基因的启动子及其活性,对阐明基因的功能与表达调控机制十分重要。利用Tail-PCR技术成功地从桑树叶片基因组DNA模板中扩增得到病程相关蛋白基因MuP R1-2的启动子,将之命名为pM uP R1-2。利用PlantC ARE软件分析pM uP R1-2的核苷酸序列,发现其具有多个转录起始所必需的顺式作用元件以及多种转录因子结合位点,另外还包含多种环境因子响应元件。构建由pM uP R1-2启动GUS基因表达的植物表达载体,通过农杆菌介导的烟草瞬时表达及GUS组织化学染色分析pM uP R1-2具有启动子的功能,证实烟草叶片接种Pst DC3000菌液后能驱动下游报告基因GUS表达,pM uP R1-2具有病原菌诱导表达活性。进一步构建pM uP R1-2稳定表达的转基因拟南芥植株,通过GUS组织化学染色与GUS荧光定量分析发现pM uP R1-2不仅具有病原真菌和细菌诱导表达活性,同时具有可被多种激素诱导表达的特性和组织表达特异性。     

鹅MyoG基因启动子活性及转录调控元件分析

旨在分析鹅MyoG基因启动子活性区域和转录因子,探究该基因的转录调控机制。本研究首先通过PCR扩增泰州鹅MyoG基因5'侧翼区序列1 245 bp并对其进行测序和生物信息学分析,其次,构建4个不同缺失片段的双荧光素酶报告载体,转染C2C12细胞系。进一步利用在线软件预测核心启动子区关键转录因子,对转录因子结合位点HNF4（-521～-503 bp）、USF （-379～-370 bp）和E2（-296～-281 bp）进行定点突变并构建突变报告基因载体,在C2C12细胞系内初步鉴定MyoG基因核心转录调控因子。最后,采集70日龄泰州鹅胸肌、腿肌、心、肝、脾、肺、肾和下丘脑组织样,利用荧光定量PCR检测MyoG基因和核心转录调控因子的组织表达谱。结果表明,扩增得到的鹅MyoG基因5'侧翼区序列包含启动子元件;利用双荧光素酶报告载体检测到鹅MyoG基因启动子区-624～-154 bp区域存在关键顺式调控元件;结合定点突变技术初步鉴定USF是鹅MyoG基因核心转录调控元件。组织表达谱研究进一步表明,MyoG和USF基因在鹅8个不同组织中均有表达,且在胸肌、腿肌和心组织中共同高表达（P<0.01）。鹅MyoG基因5'侧翼区具有启动子转录活性,-624～＋37 bp是核心启动子区,USF是MyoG核心转录调控因子。试验结果为探究MyoG基因在鹅肌肉发育过程的调控机制提供理论依据。     

苦豆子赖氨酸脱羧酶基因启动子在拟南芥中的表达分析

赖氨酸脱羧酶(LDC)基因是苦豆子中氧化苦参碱(OMA)生物合成的第一个关键酶基因。在已有苦豆子赖氨酸脱羧酶基因(SaLDC)基础上克隆得到该基因上游1260 bp的启动子序列,GenBank登录号为KY038928,前期在苦豆子愈伤组织中的瞬时表达研究显示该启动子具有启动活性。生物信息学分析发现该启动子区域除了拥有启动子区的基本顺式作用元件TATA-box和CAAT-box外,还具有多个与光信号、逆境应答等相关的顺式作用元件。为进一步研究SaLDC启动子的功能,构建了该启动子与β-葡萄糖苷酸酶(GUS)报告基因融合的植物表达载体并通过农杆菌介导遗传转化拟南芥,同时对光诱导和聚乙二醇(PEG)胁迫的转基因拟南芥进行GUS活性染色和定量分析。结果显示,在T₂代转基因拟南芥幼苗的不同生长阶段和成株的各组织器官中均可检测到GUS酶活性,且随幼苗生长时间的延长,叶片中的表达活性下降;在成株叶片和花萼中的表达活性强于根、茎、花瓣和角果。光和PEG胁迫均能诱导转基因拟南芥中GUS的表达;GUS酶活性定量测定显示,短时间的PEG胁迫(1~2 h)GUS酶活性显著上调(P<0.05),而连续胁迫8 h时GUS酶活性下调至最低(P<0.01),比胁迫前下降了28.2%。以上结果表明SaLDC启动子既有时空表达特异性又有组织表达特异性,光诱导和干旱胁迫对结构基因的表达有重要的调控作用。     

利用绿色荧光蛋白报告基因筛选植物乳杆菌强启动子

[目的] 结合已知植物乳杆菌启动子和绿色荧光蛋白报告基因,筛选能够进行稳定强表达的启动子,为构建植物乳杆菌高效特异表达载体提供基因元件。[方法] 分别合成已知植物乳杆菌启动子P11、Pefp、Ptuf33和Ptuf34及其下游绿色荧光蛋白报告基因,并使用上述合成序列分别替代pMG36e乳酸菌表达载体原有多克隆位点及其上游启动子部分,形成启动子筛选载体。利用电转方法将成功构建的启动子筛选载体转化至植物乳杆菌,通过检测重组子绿色荧光信号强弱对比分析启动子强弱特性。[结果] 4个启动子中转录延伸因子TU基因启动子Ptuf33和Ptuf34在受体植物乳杆菌中表达目的基因水平显著（P<0.05）高于其他启动子。[结论] 结合该研究结果及相关报道可知,启动子Ptuf33和Ptuf34在植物乳杆菌中普遍高表达,可以为后续高表达植物乳杆菌载体构建提供元件。     

sikFBA4基因启动子的克隆及低温表达模式分析

天山雪莲生长于常年积雪覆盖高海拔处的高山区域,具有很强的极端低温生境适应能力,属于研究植物低温适应的良好模式植物。前期的研究表明,sikFBA4基因可以显著提高番茄的抗寒能力。为进一步研究sikFBA4基因的耐寒响应模式,以天山雪莲为材料,采用实时荧光定量PCR分析sikFBA4在低温胁迫下的表达模式;利用高效热不对称PCR法(Hi-Tail PCR)克隆sikFBA4启动子序列并进行生物信息学分析。为分析PsikFBA4序列克隆的完整性及转录表达特性,将PsikFBA4与GUS基因融合在烟草中进行瞬时表达。结果表明,sikFBA4在低温胁迫条件下的表达发生瞬时显著上调,并在1 h达到峰值,而后表达下调。通过启动子克隆分析,在PsikFBA4序列-1648 bp位置处具有冷响应元件LTRE;进一步的GUS染色和酶活力测定结果表明,低温能够显著提高GUS基因的表达活性,说明sikFBA4属于低温诱导型基因。SikFBA4基因启动子的克隆、序列分析以及表达分析,为进一步探究雪莲果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(sikFBAs)基因的表达与调控机制奠定了基础。     

新牧1号苜蓿两种抗逆相关启动子的功能分析

前期已成功克隆了新牧1号苜蓿MvP5CS与MvNHX1基因和二者的启动子序列。在此基础上,本试验分别构建了含有Mvp5cs和Mvnhx1启动子的调控GUS报告基因的植物表达载体,并通过农杆菌介导法得到了含有Mvnhx1与Mvp5cs启动子的转基因烟草植株。PCR检测证明了两种启动子已稳定的整合到烟草基因组中;GUS组织染色证明两种启动子均具有启动基因表达的功能。通过测量GUS活性来探究两种不同的诱导型启动子在4种非生物胁迫下(干旱、盐、脱落酸、赤霉素)的表达活性。结果表明,1)Mvnhx1与Mvp5cs启动子均响应盐、脱落酸、赤霉素、干旱胁迫,与CaMV35S启动子相比,差异显著。2)Mvnhx1启动子在盐胁迫、脱落酸胁迫下所起诱导作用要优于Mvp5cs启动子。在48 h 100 mmol/L、150 mmol/L NaCl胁迫处理时,Mvnhx1启动子GUS活性分别是Mvp5cs启动子的2.03和3.23倍,差异显著。在25 μmol/L、 50 μmol/L ABA处理下,Mvnhx1启动子的活性整体高于另两种启动子,差异显著。3)Mvp5cs启动子在干旱胁迫、赤霉素胁迫所起诱导作用优于Mvnhx1启动子。干旱胁迫时,Mvp5cs启动子的GUS活性在36 h是同时间Mvnhx1启动子的2.22倍。70 μmol/L GA处理时,Mvp5cs启动子在36 h达到最大值,是同时间段Mvnhx1启动子的1.79倍。     

水牛促卵泡素受体(FSHR)基因启动子克隆、生物信息学分析及转录活性检测

试验旨在对广西本地水牛FSHR基因5'侧翼序列进行克隆、生物信息学分析及其转录活性检测。根据GenBank已公布的黄牛FSHR 5'侧翼序列,本试验设计引物,以广西本地水牛血液基因组为模板扩增FSHR基因5'侧翼序列并进行生物信息学分析。结果显示本试验成功克隆了广西本地沼泽型水牛FSHR 5'侧翼序列及部分CDS区序列,共2979 bp,同源性比对分析结果表明其与河流型水牛、黄牛、绵羊、山羊、猪和人的同源性分别为100%、99%、93%、92%、91%和75%。对其5'侧翼2000 bp序列进行启动子预测及转录因子结合位点预测,结果显示在其翻译起始位点上游-147 bp附近存在TATA box,启动子区存在GATAs、FOXO1、FOXO3、Nobox、STAT1、STAT3、STAT4、STAT5A、STAT5B、STAT6和YY1等反式作用元件结合位点,其中GATAs家族基因在FSHR启动子区存在多个结合位点,且同一位点又存在多个GATAs家族基因结合的情况。水牛FSHR启动子能启动EGFP在HEK-293T细胞系中的表达,但表达非常微弱;也能启动EGFP在CHO细胞系中表达,且与CMV启动EGFP在CHO细胞系中的强度相似,结果表明水牛FSHR是个强启动子。总之,本研究成功克隆了沼泽型水牛FSHR基因启动子,分析了其启动子序列特征并成功验证其组织特异性的转录活性,为后期水牛繁殖性能分子机理阐明及基于卵巢特异性表达外源基因的转基因水牛奠定了基础。     

鹅p21基因克隆、启动子分析及转录调控研究

【目的】 分析鹅p21基因的结构和启动子活性，探讨p21基因的转录调控机制。【方法】 以泰州鹅为试验对象，通过同源克隆、RACE和生物信息学分析等方法获得鹅p21基因全长序列和5′-侧翼区序列特征；构建6个不同缺失片段的启动子区双荧光素酶报告载体并分析其荧光素酶活性，进而确定p21基因核心启动子区；对核心启动子区转录因子结合位点生肌决定因子(MyoD)(+25~+36 bp)进行定点突变，并构建突变报告基因载体，在C2C12细胞系内初步鉴定鹅p21基因核心转录调控因子。【结果】 鹅p21基因cDNA全长1 943 bp，CDS区大小为453 bp，编码151个氨基酸，蛋白序列包含高度保守的CDI家族结合位点。系统进化树分析表明，鹅p21基因与鸭亲缘关系最近，与鸡和火鸡有较强的进化关系。鹅p21基因5′-侧翼区包含启动子元件，—35~+37 bp是核心启动子区，发挥正向调控作用，结合定点突变技术初步鉴定MyoD是鹅p21基因核心转录调控元件。【结论】 本研究获得了鹅p21基因完整的cDNA序列和启动子区域，MyoD是p21基因核心转录调控因子，为探究p21基因在鹅胚胎期肌肉发育过程中的调控机制提供理论依据。     

HGTP基因与羊毛细度的相关性分析及其启动子活性研究

本研究旨在构建高甘氨酸－酪氨酸蛋白（HGTP）启动子荧光素酶报告基因载体并验证其活性,阐明HGTP基因在萨福克羊和中国美利奴羊皮肤毛囊组织中的表达差异与羊毛经济性状的关系。运用PCR方法扩增HGTP基因启动子序列片段,克隆至pGL3-Basic载体中构建重组质粒,并通过双酶切验证和测定核酸序列鉴定;转染皮肤成纤维细胞并检测报告基因的活性;测定羊毛的纤维直径、长度的数据,利用实时荧光定量PCR分析HGTP基因在不同品种绵羊的皮肤毛囊组织中的表达情况。结果显示,萨福克羊与中国美利奴羊的羊毛纤维直径及自然长度差异极显著（P<0.01）,HGTP基因表达水平与羊毛纤维直径存在极显著的高度正相关（P<0.01）,与羊毛自然长度呈现显著的中等负相关（P<0.05）,而羊毛直径与自然长度之间存在极显著的高度负相关（P<0.01）。HGTP基因在萨福克羊和中国美利奴羊皮肤组织中的表达水平差异极显著（P<0.01）。启动子活性荧光素酶检测结果显示,KAP6.1、KAP7和KAP8.1启动子元件在绵羊皮肤成纤维细胞和3T3细胞中均有表达,且在绵羊成纤维细胞中的活性极显著高于在3T3细胞中的活性（P<0.01）。HGTP基因可以作为研究羊毛纤维直径、自然长度的候选基因。构建不同长度的表达载体,转染皮肤成纤维细胞,获得的2个启动子元件都能驱动外源基因在体外细胞水平表达。绵羊HGTP基因启动子的功能研究为调控羊毛发育提供了理论依据。