菊芋果聚糖合成酶基因1-SST启动子克隆与活性研究

【目的】本文分离了菊芋蔗糖:蔗糖-1-果糖基转移酶(1-SST)基因的启动子并验证其功能。【方法】通过Tail-PCR方法克隆到菊芋1-SST基因起始密码子上游约1816 bp的序列(SSTP),并通过PLANTCARE对SSTP序列进行了功能预测。【结果】SSTP序列中共检测到140个顺式作用元件,除启动子所具有的44个TATA-box和31个CAAT-box等基本元件之外,还有65个参与1-SST基因表达调控的顺式作用元件,其中23个顺式作用元件可预测其功能:参与光调控过程的调控元件有13个,参与脱落酸、厌氧过程、低温胁迫的调控元件各2个,参与水杨酸、抗逆反应、分生组织表达和胚乳表达的调控元件各1个。分别用SSTP、1/2SSTP和1/4SSTP的序列替换pCAMBIA1301载体的CaMV 35S启动子后,在烟草叶片中进行瞬时表达并进行GUS染色,结果表明不同长度的SSTP序列均具有驱动GUS基因表达的启动子活性,且与CaMV35S启动子活性相当。【结论】据此推测1-SST基因的启动子核心区域在起始密码子上游400 bp以内。     

库尔勒香梨kfpSPL及其启动子克隆分析

【目的】 研究库尔勒香梨萼片脱落、宿存与kfpSPL基因之间存在的关系,并克隆该基因及其启动子。【方法】以库尔勒香梨花器官作为材料,库尔勒香梨kfpSPL基因的cDNA序列以及梨基因组信息为模板设计引物,通过PCR获得该基因及其启动子,进行上游调控序列顺式作用元件的预测分析(PLACE数据库和PlantCare数据库)。【结果】克隆获得kfpSPL基因的基因组DNA序列长度为3 320 bp和2 332 bp的上游启动子调控序列,kfpSPL基因的基因组DNA与Pyrus bretschneideri 数据库中的一段长度相同的序列具有99%的同源性,E值为0,并发现该基因有三段内含子,将克隆得到的启动子序列在梨全基因组序列数据库中进行相似性搜索,发现克隆得到的上游启动子序列的1~796 nt和1 042~2 332 nt分别与scaffold291.0中290 783~289 988 nt和289 990~288 701 nt的同源性为96%和97%,E值均为0。以生物信息学分析为依据,kfpSPL启动子序列中存在一些相关的调控元件,赤霉素响应元件GARE-motif、P-box,光响应中的顺式作用元件ACE、 Box II、CATT-motif、G-box、TCT-motif、Box 4,防御和应激反应中的顺式作用元件TC-rich repeats, 启动子和增强子区的共同顺式作用元件CAAT-box等,转录起始的核心启动子元件TATA-box等。【结论】kfpSPL基因启动子序列中存在与赤霉素、脱落酸、水杨酸等激素相关的顺式作用元件,不同生长调节剂处理脱萼果和宿萼果的花器官可以调控kfpSPL基因的表达水平。     

葡萄LEAFY基因启动子的克隆与序列分析

为探明葡萄LEAFY基因的表达调控规律,应用PCR技术从藤稔葡萄中克隆了1个长1 833 bp的DNA片段,该序列含有2个内含子区域,编码402个氨基酸,与葡萄LEAFY同源基因VFL有99%的同源性.应用基因组步移法克隆了LEAFY基因的5′侧翼序列925 bp,拼接后的LEAFY基因及启动子序列共2 692 bp(GenBank登录号EF222286).用PLACE、PlantCARE在线启动子预测工具分析表明:该序列含有启动子的特定结构,如TATA-box,CAAT-box等,另外含有一些顺式作用元件如MYB结合位点、ABA响应元件、光响应元件和一些其他的调控序列,说明葡萄LEAFY基因的表达可能受MYB、ABA和光等的调控.用FootPrinter在线工具对葡萄与拟南芥等其他4种植物的LEAFY同源基因启动子进行比较,发现不同植物的启动子既有保守性,又有多样性,转录因子结合位点的分布相似,但也有区别,暗示了LEAFY基因表达调控的精确性或多样性.     

葡萄LEAFY基因启动子的克隆与序列分析

为探明葡萄LEAFY基因的表达调控规律,应用PCR技术从藤稔葡萄中克隆了1个长1 833 bp的DNA片段,该序列含有2个内含子区域,编码402个氨基酸,与葡萄LEAFY同源基因VFL有99%的同源性.应用基因组步移法克隆了LEAFY基因的5′侧翼序列925 bp,拼接后的LEAFY基因及启动子序列共2 692 bp(GenBank登录号EF222286).用PLACE、PlantCARE在线启动子预测工具分析表明:该序列含有启动子的特定结构,如TATA-box,CAAT-box等,另外含有一些顺式作用元件如MYB结合位点、ABA响应元件、光响应元件和一些其他的调控序列,说明葡萄LEAFY基因的表达可能受MYB、ABA和光等的调控.用FootPrinter在线工具对葡萄与拟南芥等其他4种植物的LEAFY同源基因启动子进行比较,发现不同植物的启动子既有保守性,又有多样性,转录因子结合位点的分布相似,但也有区别,暗示了LEAFY基因表达调控的精确性或多样性.     

麻疯树JcWRI1基因启动子克隆及功能分析

WRI1基因在控制从碳水化合物到脂类的转化过程中起着重要的作用。通过qRT-PCR方法分析了JcWRI1在麻疯树不同组织中的表达特性,结果表明:JcWRI1主要在种子中表达。同时克隆了麻疯树JcWRI1基因起始密码子上游2 000 bp序列。序列分析表明,该序列不仅包含有TATAbox和CAAT-box基本元件,而且含有胚乳表达所需的顺式调控元件、脱落酸应答相关顺式作用元件、光响应元件及各种胁迫响应元件。将该启动子与GUS报告基因连接构建表达载体,并转化水稻。GUS组织化学染色分析结果表明,JcWRI1启动子驱动GUS基因在根、茎、叶中有很低的表达,然而在种子中具有较高的表达活性。表明该启动子主要在种子中表达,并受多种因子的调控。     

两种水稻OsRhoGDIs基因启动子的克隆及分析

【目的】OsRacD属于水稻小GTP结合蛋白Rho家族,是与光敏核不育水稻光周期育性转换相关的关键基因,功能之一是通过控制花粉管的延伸生长影响水稻的育性。在采用酵母双杂交技术,筛选到与OsRacD相互作用的两种鸟苷酸解离抑制因子的编码基因OsRhoGDI1和OsRhoGDI2的基础上,为深入分析OsRhoGDIs的调控机制以及与OsRacD的关系,对其上游调控序列进行克隆和分析。【方法】采用PCR方法克隆了OsRhoGDI1和OsRhoGDI2的上游调控序列,并利用网络工具对启动子顺式作用元件进行预测。【结果】两种OsRhoGDIs基因具有与激素应答、光调控及胁迫诱导应答相关元件,且一些元件相同或相似;OsRhoGDIs与OsRacD启动子元件的比较显示,都具有与花粉管萌发相关的多个元件。【结论】OsRhoGDIs的表达调控方式复杂,可能受多条信号通路的共同调控;同时也提示OsRhoGDIs与OsRacD基因可能通过协同表达控制光敏核不育水稻的育性。     

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.     

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。     

水稻OsGRAS1启动子的克隆及多样性分析

通过克隆水稻抗旱QTL区段内抗旱相关基因OsGRAS1上游1 332 bp的调控元件启动子序列,并对其进行顺式作用元件分析发现:该序列具有典型的真核生物核心启动子结构,并且包含多个与干旱胁迫相关和激素应答的调控元件;根据该序列在93-11和日本晴的同源序列间存在的插入缺失位点设计引物,在120份稻种资源中对OsGRAS1启动子片段进行序列多样性分析发现,存在4种不同类型的启动子序列,其中Ⅳ型OsGRAS1启动子比其他3种类型多了3个顺式作用元件:MYB1LEPR,GTICORE,NTBBF1ARROLB.每种序列类型选取1份材料,进行冷、盐、外源ABA和PEG胁迫处理,分析其下游基因OsGRAS1的表达水平.结果表明:Ⅳ型材料的启动子对ABA和PEG处理较其他3种类型更敏感.     

不同野生稻居群DREB1B启动子的克隆与进化分析

根据Genbank所公布OsDREBIB的启动子序列设计引物,从12个不同普通野生稻居群和2个主要栽培稻亚种(籼、粳)克隆DREBIB启动子序列.结果表明,该启动子绝大部分区域都非常保守,存在1个AGC重复序列,若含有5个AGC重复,重复序列后第16个碱基为A,若含有6个或7个AGC重复,此位点碱基为T,并且在启动子中发现几个逆境相关的顺式作用元件.进化树分析表明,同一地域分布的居群存在相近的进化关系,但也受海拔等因素的影响.     

小麦avenin-like type-B 基因启动子的分离及表达载体的构建

根据已知的小麦ALP type-B基因序列,采用反向PCR技术,从小麦品种鄂恩1号(En1)中克隆得到了ALP type-B基因的上游启动子序列1664bp.通过PLACE和plantCARE等数据库对所克隆的启动子进行生物信息学分析,发现该启动子除具备启动子的基本元件如TATA-box、CAAT-box等外,还含有胚乳特异性表达的特有元件如Endosperm motif、GCN4-1ike motif (GLM)、RY motif和G-box等.用ALP type-B启动子置换质粒pBI121上的35S启动子,将其与gus基因连接构建植物表达载体.     

甘薯贮藏蛋白A基因5′端序列的克隆与分析

[目的]为开展Spo A基因表达调控规律的研究及利用SopA启动子片段构建甘薯高效表达载体提供理论依据。[方法]应用PCR技术从徐薯18中克隆出甘薯贮藏蛋白A基因5′端1条长度为348 bp的DNA片段,然后应用PLACE、PlantCARE在线启动子预测工具进行分析。[结果]Spo A启动子序列除含有TATA-box、CAAT-box等启动子的保守元件外,还有蔗糖诱导响应元件CMSRE1S、P8作用位点等重要的顺式作用元件,以及一些其他调控序列如MYB结合位点。从序列分析结果可以推测该基因的启动子具有蔗糖创伤诱导响应的功能。[结论]该研究分析和推测了Spo A启动子序列中的作用调控元件,为今后利用该启动子构建甘薯高效表达载体奠定了基础。     

苦瓜α-苦瓜素基因启动子克隆与单倍型分析

为探明α-苦瓜素基因的表达调控规律,从苦瓜种质Y5中克隆了α-苦瓜素基因上游包括起始密码子在内的1 620 bp序列,选取转录起始位点上游1 500 bp序列,利用PlantCARE在线启动子预测工具进行分析。结果表明,α-苦瓜素启动子除了含有TATA-box和CAAT-box等核心元件外,还含有光响应元件、赤霉素响应元件、热胁迫响应元件、干旱应答元件、水杨酸应答元件、茉莉酸应答元件等。以28份苦瓜种质为材料,分析了α-苦瓜素启动子区域SNP和InDel分布情况,共发现24个SNP位点和1个InDel,28份苦瓜种质资源共存在4种单倍型。3个SNP位于转录因子结合位点,可能对α-苦瓜素基因的表达调控有重要作用。     

水稻脂氧合酶-3基因启动子的特性分析

从栽培水稻品种越光中克隆了水稻脂氧合酶-3基因(Lox-3)的启动子,长度为1343bp,其序列与日本晴对应的序列完全相同。生物信息学分析表明,该启动子序列中包含受信号诱导的元件(G-box)、温度响应元件(CCGAAA)和水分胁迫响应元件(CACATG)等顺式作用元件;进一步构建了Lox-3基因启动子与gus和gfp基因的融合表达载体并获得转基因植株,发现报告基因在转基因植株的根、茎、叶、花药、种胚及种皮中均有表达,在萌发种子的胚和胚芽中也有表达,但在胚乳中不表达。此外,经ABA、NaCl及人工陈化处理后对报告基因的表达进行了定量分析,发现这些非生物胁迫可能通过诱导启动子顺式元件致使报告基因表达活性增强。     

水稻钙依赖型蛋白激酶OsCPK9基因启动子的克隆及在烟草中的瞬时表达分析

植物钙依赖型蛋白激酶(CDPK)调控钙信号途径下游组分,与植物的生长发育及各种逆境生理过程密切相关。通过对本课题组克隆的水稻OsCPK9基因的cDNA序列与NCBI中的水稻基因组数据库进行比对、定位,结合生物信息学的方法,预测到基因上游的一段启动子序列。进而利用PCR的方法从水稻‘日本晴’(Oryza sativa L. cv. Nipponbare)基因组DNA中克隆到了水稻OsCPK9基因5’端上游约2 kb的DNA序列,命名为POsCPK9。PLANTCARE在线分析表明,POsCPK9序列除包含植物启动子所必备的基本元件如TATA box 和CAAT box外,还含有多个与逆境和信号物质相关的顺式表达元件。将克隆到的POsCPK9取代pBI121中的CaMV 35S 启动子,构建成POsCPK9与GUS的融合表达载体POsCPK9 GUS;通过农杆菌介导的方法在烟草的根、茎、叶中进行瞬时表达。结果显示,该启动子驱动的GUS基因在烟草的根、茎、叶中都有不同程度的表达。说明OsCPK9基因上游2 kb具有启动子活性。     

甘蔗ShSUT4基因及其5'侧翼序列的克隆与序列分析

以甘蔗品种FN28为材料,首次克隆甘蔗ShSUT4基因。测序结果表明,该基因约为4.8 kb,包含5个外显子和4个内含子,并包括完整的开放阅读框。该基因5'侧翼序列长度约为1.8 kb。采用PLACE、PlantCARE在线启动子预测工具分析表明,该序列含有启动子的特定结构,如TATA-box、CAAT-box等,还含有一些顺式作用元件如光响应元件、MYB结合位点、ABRE响应元件等,表明甘蔗ShSUT4基因的表达可能受光照、MYB和ABRE等的调控。     

巴西橡胶树小橡胶粒子蛋白（SRPP）基因启动子的克隆及其功能分析

小橡胶粒子蛋白(SRPP)是巴西橡胶树中参与橡胶生物合成的重要蛋白因子之一。SRPP的氨基酸序列与橡胶延长因子(REF)和菜豆胁迫相关蛋白(PVSRP)的同源性分别为72%和68%。为了进一步研究SRPP基因表达及其调控的机制,作者采用接头连接介导的PCR散步法(ligation-mediated PCR),克隆了SRPP基因的启动子。序列分析表明,SRPP基因启动子中与光诱导相关的顺式元件占39%,可能属于光诱导型启动子,因此,SRPP基因的表达可能受光信号的调控。此外,SRPP基因启动子还具有热激响应元件(HSE)、干旱胁迫响应元件(MBS)、防卫和胁迫响应元件(TC-richrepeats)、脱落酸响应元件(ABRE)、赤霉素响应元件(GARE)和激发子响应元件(EIRE,Wbox)等,这表明橡胶树SRPP基因不仅参与调控橡胶生物合成,而且可能是橡胶树中响应逆境信号的抗性基因,在橡胶树抵御逆境胁迫的生理过程中发挥重要作用。