启动子在观赏植物基因工程中的应用综述

综述了近30年来观赏植物转基因研究中使用的主要启动子类型,并对3类启动子(组成型启动子、组织特异性启动子和诱导型启动子)在基因工程中的应用效果进行了对比分析,深入探讨了观赏植物启动子研究和应用中存在的问题,以期为观赏植物基因工程研究中实现基因的高效特异表达提供研究思路.     

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.     

杨树因伤诱导型启动子的克隆及功能分析

机械损伤或病虫害侵扰引起植物一系列防御相关基因的激活,其中一些是因伤诱导表达的．Ｂｒａｄｓｈａｗ等１９８９年报道了杨树Ｗｉｎ３基因家族中的一员,其编码产物类似于白薯和豆类胰蛋白酶抑制剂,并且是因伤诱导表达的。为了更全面的了解这一基因启动子在因伤介导表达中的作用,探讨其在基因工程用于控制外源基因表达的可能性,本文分别从欧洲黑杨（Ｐ．ｎｉｇｒａ）和美洲黑杨（Ｐ．ｄｅｌｔｏｉｄｅｓ）中扩增出ｗｉｎ３基因启动子ＷＩＮＰ（７０５ｂｐ）和ＷＩＤＰ（７９１ｂｐ）．这两个启动子与来自大肠杆菌的ＧＵＳ基因融合,通过根癌农杆菌Ｔｉ质粒转化系统引入烟草中．证实了ＷＩＮＰ和ＷＩＤＰ控制的ＧＵＳ基因的表达不仅在损伤部位,而且具有系统的因伤诱导效应．对８株转基因烟草的组织化学分析表明,其表达模式与以前的报道一致。无论是在受损伤组织还是完整组织中,ＷＩＮＰ的伤诱导活性总比ＷＩＤＰ高。这两个启动子需要进一步改造以增强其活性。     

工能基因组学:T-DNA介导的基因诱捕和植物基因鉴定(英文)

拟南芥菜、水稻、蕃茄、土豆、玉米、小麦和大豆的全基因组测序为植物细胞和发育生 物学研究提供了许多有用的信息。基因组学的中心任务是利用这些信息去探索蛋白质的功能 和鉴定与发育有关的重要基因。尽管依赖于毁坏基因和产生可识别的突变表型的经典遗传学 方法仍然是极为成功的基因鉴定方法，借助于报告基因结构，随机插入植物基因组的T-DNA 介导的基因诱捕正发展成为植物细胞和发育生物学研究的极强有力的技术。本文描述了基因 诱捕、启动子诱捕和增强子诱捕在植物生物学中的应用，并且希望这些基因鉴定方法有助于 植物分子生物学家和生物技术工作者的研究。     

梨S_(12)-RNase基因启动子植物表达载体的构建及转基因研究

为了检测S12-RNase启动子的表达特性,以pBI101.2为基础,构建了砂梨S12-RNase基因启动子5’端系列缺失植物表达载体PS12-(0～5)-GUS-pBll01.2,并通过农杆菌介导的Floral Dip法转化哥伦比亚野生型拟南芥。卡那霉素和PCR鉴定表明:GUS基因已整合到转基因植株的基因组中,为下一步进行启动子功能的鉴定奠定了基础。     

杨树PtRRI基因的组织特异性表达模式分析

[目的]模式植物在木本植物中鉴定的许多重要调控因子家族在木本植物中出现了基因家族成员扩张,但ARRs家族作为细胞分裂素响应调节因子在杨树基因组中成员数量反而减少,其在木本植物中如何行使功能需要进一步研究。[方法]本研究通过生物信息学构建PtRRI启动子与GUS融合表达载体,检测植物激素处理后PtRRI表达量和检测PPtRRI::GUS转基因植株在生根过程中GUS信号等方法,对杨树PtRRI基因的组织特异性表达模式进行分析。[结果]表明:PtRRI在杨树根部、形成层、木质部表达量相对较高,PtRRI转录受6-BA激素诱导,与其在不定根发育过程中激素调控下的表达相一致。[结论]PtRRI基因可能参与杨树的次级生长。     

橡胶树白粉菌内源强启动子WY193的克隆及功能鉴定

橡胶树白粉菌(Oidium heveae Steinm.)是专性寄生的丝状真菌。目前,有关橡胶树白粉菌启动子的研究较为落后。启动子是调控基因表达重要的顺式作用元件,是分子生物学研究的热点。为了开发研究橡胶树白粉菌的内源启动子,为植物基因工程提供新的材料及从分子水平理解橡胶树白粉菌遗传组成与进化。本研究在橡胶树白粉菌HO-73基因组基础上,利用生物信息学在线软件PromoterScan预测得到一个疑似启动子,命名为WY193。采用qRT-PCR技术测定WY193调控GUS基因的表达量,其表达量明显高于阳性对照CaMV 35S(35S)启动子,为35S的8.34倍。WY193均能驱动GUS基因在双子叶植物烟草和火龙果,以及单子叶植物椰子和玉米中进行瞬时表达。因此,本研究得到的橡胶树白粉菌内源启动子WY193,其表达范围较广,效率高,具有较好的应用前景,丰富了橡胶树白粉菌内源启动子研究。     

大豆种子成熟蛋白PM40基因表达方式分析及其启动子预测

研究大豆种子成熟蛋白PM40基因在不同逆境条件下及大豆各组织中的表达情况,并对其上游启动子序列进行生物信息学预测,为揭示PM40基因表达本质及其启动子的功能研究、利用提供理论依据。利用qRT-PCR方法,检测PM40基因在干旱、盐、低温、脱落酸条件下的表达;比较该基因在大豆根、茎、叶、花、30DAF、60DAF和90DAF中的表达;克隆PM40基因5′端上游启动子序列,并预测其含有的顺式作用元件。结果表明,PM40基因在干旱、低温和脱落酸处理不同时间下,与未处理相比,表达量均下降,在盐处理条件下,只有处理2 h时表达升高,其余处理时间基因表达下降,说明PM40基因受干旱、低温和脱落酸诱导表达下降,在盐诱导2 h时表达升高;PM40基因在大豆种子中的表达相对较高,尤其是60DAF和90DAF的种子中,相对于根的表达量为35.76,239.75倍;以大豆基因组DNA为模板,克隆PM40基因5′端上游启动子序列1 581 bp,生物信息学预测表明,PM40基因启动子序列中包含多种与种子高表达相关的顺式元件。推测大豆PM40基因启动子可能具有种子特异表达特性。     

甘蔗ScHAK11基因启动子的克隆与初步分析

钾转运体ScHAK11基因是甘蔗钾转运体基因家族的重要成员。本研究以甘蔗为材料,通过染色体步移方法对ScHAK11上游启动子片段(pScHAK11)进行克隆,获得ScHAK11起始密码子ATG上游启动子序列,序列长度为2 018 bp。序列分析表明,该序列包含多个真核生物启动子核心元件TATA-box、CAAT-box以及与逆境胁迫、光响应、激素诱导、分生组织和叶肉栅栏组织表达等顺式作用元件,推测pScHAK11启动子受到多种激素和逆境胁迫诱导表达,并通过分生组织和叶肉栅栏组织等顺式调控元件参与对甘蔗组织发育的调控。将p ScHAK11启动子序列与包含GUS基因的载体pBI121连接进行活性分析,发现pScHAK11启动子片段能驱动GUS基因在烟草茎和根中瞬时表达。荧光定量PCR结果表明,ScHAK11主要在甘蔗叶片和根系表达,且其表达受发育时期的影响,该结果与pScHAK11启动子驱动的GUS基因在烟草中的表达结果不一致,结果表明p Sc HAK11启动子是组织特异型启动子。本研究结果有助于深入了解ScHAK11基因表达调控的分子机制,为研究ScHAK11基因的转录调控机制奠定基础。     

菜用豌豆酵母单杂交cDNA文库及糖转运蛋白PsSWEET15诱饵载体构建

SWEETs (Sugars will eventually be exported transporter)是近年来新发现的一类重要的糖转运蛋白,调控植物体内的糖转运和分配过程。在菜用豌豆中,有关PsSWEETs基因功能及作用机制的报道甚少。本研究克隆获得了PsSWEET15启动子,长度为1 182 bp。通过启动子作用元件分析,发现其含有种子特异表达元件GCN4 motif、光、无氧、乙烯、赤霉素等环境胁迫应答元件以及ERF、DOF、MYB、WRKY、NAC、NF-Y、TCP等多个转录因子结合位点。进一步构建了PsSWEET15启动子酵母单杂诱饵载体pPsSWEET15::HIS3以及菜用豌豆cDNA文库,库容为3.056×10⁸CFU,插入片段平均长度约1 000 bp。研究结果为后续筛选PsSWEET15基因上游转录调控因子并探究PsSWEET15基因调控机制提供了基础。