苦瓜McAG2启动子的克隆与表达研究

文中从苦瓜基因组中克隆得到长为1417 bp的McAG2基因5′上游片段并进行了DNA序列分析.通过PCR得到了其缺失片段,将其插入pBI121载体替换CaMV35S启动子,得到了McAG2基因5′侧翼缺失表达载体.并利用农杆菌介导转化烟草,建立了相应的转基因烟草植株,以研究其在不同器官组织中的表达特性. β-glucuronidase(GUS)染色结果显示该启动子在转基因烟草叶片和根组织中没有表达活性.     

麻疯树异戊烯基焦磷酸异构酶基因(IPI)启动子的克隆及瞬时表达分析

本文以麻疯树基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到麻疯树异戊烯基焦磷酸异构酶(IPI)基因(JcIPI)起始密码子上游1 536bp的启动子序列.利用在线软件PLACE和PlantCARE分析表明该序列除具备TATA-Box、CAAT-Box等启动子基本元件外,还含有AuxRR-core、TATC-box、MBS、HSE等特异性元件.为确定启动子核心启动区域,构建JcIPI启动子283、550、970、1 276和1 536bp的5′端缺失片段,并将其分别驱动pBI121载体的葡萄糖苷酸酶(GUS)基因,构建植物表达载体.采用农杆菌介导法转化烟草,在烟草叶片中进行瞬时表达分析.GUS酶活测定结果显示,五个启动子缺失片段都具有启动子活性,并随长度增加而增强.     

杨树木质部特异性定位表达4CL1启动子的结构与表达特性

4-香豆素COA连接酶(4CL1)是木质素代谢途径中的一个关键酶,对该基因启动子的表达特性与调控元件进行了研究:首先,对毛白杨4CL1启动子进行了生物信息学分析,结果表明该启动子包括3个顺式作用元件,box P(CCTTCACCAACCCCC),box A(CCGTTC),box L(TCTCACCAACC),这3个顺式作用元件在已知的木质素代谢途径相关酶系如苯丙氨合成酶(PAI)和4CL中普遍存在;其次,运用PCR方法对该启动子进行了剪切,获得一个长393 bp的启动子片断,该启动子片断包括以上3个顺式作用元件;最后,将该启动子片段与GUS报告基因构建了植物表达载体并转化烟草,成功获得转基因再生苗,结果发现转基因烟草的茎木质部呈现GUS染色阳性.研究结果表明,一个393 bp长度的4CL1启动子片断足以介导外源基因在木质部特异性定位表达.     

稻瘟病抗性基因 Pi63 启动子4 个构建体的表达及抗性分析

利用农杆菌介导法获得带有不同长度启动子区域的稻瘟病抗性基因Pi63全长基因的转基因水稻,并采用实时荧光定量PCR方法鉴定了T1代阳性植株的基因拷贝数,进一步测定了单拷贝转基因植株在接种稻瘟病菌前后Pi63基因的表达量变化.结果表明:接种后4个分别带有不同长度启动子的Pi63转基因植物T1代中Pi63基因的表达量均升高,其抗病相关的顺式作用元件处于P1与P2中间的区域,P0到P1的区域存在负调控元件.此结果可为进一步揭示水稻稻瘟病抗性基因Pi63的分子机理奠定基础.     

非生物胁迫下小麦TaGAPCp1基因启动子的功能分析

探究质体形式的GAPCp (Plastidial glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)基因启动子响应干旱、盐和外源ABA等非生物胁迫的机理.首先从中国春小麦中克隆得到TaGAPCp1基因上游1 985 bp的核苷酸序列,经Plant CARE数据库分析表明,该启动子含有众多防御和逆境响应元件(defense and stress-responsive ele-ments,DSREs),激素响应元件(hormone-responsive elements,HREs)和光响应元件(light-responsive ele-ments,LREs).从小麦数据库下载Ta GAPCp亚家族基因启动子序列,序列对比分析表明,该亚家族成员启动子上功能元件种类相近但数量相差较大.构建含TaGAPCp1基因启动子的表达载体,通过农杆菌介导法转化烟草并进行ABA (100μmol·L~(-1))、PEG8000 (20%)、Na Cl (250 mmol·L~(-1))和4℃低温处理,组织化学染色显示TaGAPCp1基因启动子能驱动GUS基因的表达但活性明显低于Ca MV35S,GUS活性分析显示TaGAPCp1基因启动子能响应非生物胁迫.通过农杆菌介导的浸花法转化拟南芥,经潮霉素和羧苄青霉素筛选及叶片PCR检测,最终获得稳定遗传的转基因拟南芥20株,并得知转基因拟南芥中的GUS基因能被干旱胁迫显著诱导表达.     

水稻Rho家族OsRac2启动子的转基因功能鉴定

采用PCR扩增的方法,构建了OsRac2基因转录起始位点上游1.7 kb的启动子5′缺失植物表达载体,转化烟草并筛选阳性转基因植株.以多种激素处理转基因烟草,通过组织化学分析和GUS荧光活性的检测,证实Os-Rac2启动子上存在着一些激素应答元件,该基因的表达可能受茉莉酸的正调控,脱落酸等激素的负调控.     

油菜ICE1基因表达载体构建及转化烟草

从油菜中克隆得到了ICE1基因的开放阅读框序列.构建了以CaMV35S为启动子的植物表达载体,经农杆菌介导法转化烟草,获得转基因植株.通过PCR检测,目的基因成功转入烟草中.将转油菜ICE1基因的烟草和非转基因烟草置于2℃处理7 d,非转基因烟草出现萎蔫,转基因烟草没有明显变化,非转基因烟草丙二醛浓度明显高于转基因烟草.将转基因烟草与非转基因烟草分别置于0、-2、-4℃各1 h后,转基因烟草APX、SOD活性明显高于非转基因烟草.     

Kas基因启动子区的克隆及功能初步分析

利用TAIL-PCR技术，克隆到了与辣椒素合成有关的胎座特异表达基因——3-酮酯酰．ACP合成酶基因（Kas）上游400bp的调控区域．将其全长片段与GUS基因连接构建植物表达载体并转化烟草．GUS组织化学染色表明，克隆到的440bp片段具有启动子活性．对该片段进行序列分析发现，在起始密码子ATG上游存在2个TATA-box，分别为-316～-311位的TATAAA和-224～-219位的TATAAA；在TATA-box上游还存在1个位于-378～-374处的CAAT-box，序列为CCAAT．该研究旨在为利用基因调控辣椒素的生物合成，提高辣椒果实中的辣椒素含量奠定基础．     

sⅡ系列缺失启动子载体的构建

为检测新型sII根部特异启动子的功能,采用PCR的方法,扩增胡萝卜根部特异启动子sII基因的启动子序列,得到该启动子-650bp和-1000bp区域片段.在启动子片段的5'和3'端分别引入了克隆所需的限制性酶切位点,分别定向克隆到经改造的质粒载体pBI121和pBITM2MARⅡ中,取代原有的组成型启动子CaMV35S,获得了四个含有胡萝卜根部特异启动子sII基因不同缺失片段区域与GUS报告基因的融合检测载体.该系列载体通过农杆菌介导转入胡萝卜,检测sII不同长度片段启动子在胡萝卜根部驱动报告基因的表达情况,分析该启动子的功能.     

水稻Os05g0442400基因启动子分析以及由Os05g0442400基因启动子引导GUS报告基因在转基因水稻中的表达

采用Plant CARE和PLACE软件分析预测水稻Os05g0442400基因启动子序列中可能存在的顺式作用元件.结果显示,在起始密码子ATG上游1500bp区域内,除了启动子基本的核心作用元件外,还存在一些与植物抵御非生物胁迫过程有关的作用元件、脱落酸应答元件、光诱导启动子作用元件、病原菌诱发因子作用元件,以及根特异性结合位点.采用根癌农杆菌介导法成功将Os05g0442400 promoter::gus构建导入"中花11"水稻.由不同组织部位GUS染液检测表明:在水稻苗期,内源Os05g0442400基因可能主要在根部表达;随着水稻生殖期的延续,水稻内源Os05g0442400基因在颖壳中的表达区域由上向下面积增大,并在抽穗后达到最大表达区域.这些结果可能与Os05g0442400基因启动子上分别存在根特异性结合位点和光诱导启动子作用元件具有一定的联系.     

人cidec基因启动子的克隆及 PPARγ 上调其活性大小比较研究

人诱导细胞死亡的 DFF45 样效应因子 C(Cell death-inducing DNAfragmentation factor 45-like c,cidec)可调节脂肪代谢,与动脉粥样硬化有密切联系,研究显示该因子表达受到过氧化物酶体增殖物激活受体 γ(Peroxisomeproliferator-activated receptor gamma,PPARγ)的调节,但其中的表达机制还不清楚。从人肝癌细胞 HepG2 中扩增 cidec基因启动子不同长短片段,分别克隆到虫荧光素酶报告基因载体中;cidec 基因启动子片段重组报告基因质粒转染HepG2 细胞,经 PPARγ 激动剂罗格列酮(Rosiglitazone,ROZ)处理后,检测荧光素酶活性。结果发现,cidec 基因启动子(-1 800～+150 bp)加 ROZ 前后均无明显变化,而 cidec 基因启动子(-2 289～+150 bp)质粒荧光素酶活性明显增加,且加 ROZ 后活性显著升高(p<0.05)。这表明激活 PPARγ 可能通过 cidec 基因启动子的-2 289～-1 800 bp 区域 PPARγ结合元件而上调该基因转录活性。
     

毛白杨4CL基因启动子的克隆及初步功能分析

4CL(4-coumarate:CoA ligase,4-香豆酸:辅酶A连接酶)在植物木质素合成途径中催化羟基香豆酸生成羟基肉桂酰CoA,主要在木质部中表达,对植物木质素生物合成具重要调控作用.为研究4CL基因启动子在转基因植物中的表达特性,探索其在植物基因工程研究中的潜在应用价值,利用PCR方法从毛白杨基因组DNA中扩增得到了4CL启动子片段.序列分析表明与美洲山杨(P.tremuloids)的4CL启动子同源性为95%.采用生物信息学方法对该序列进行分析.与GUS基因融合构建双元表达载体,转化烟草的瞬时表达检测可见明显GUS活性.     

水稻花粉特异性启动子的克隆与表达

利用PCR技术,从水稻幼苗总DNA中扩增并克隆了一段DNA片段。将该片段与报告基因GUS基因融合,构成植物表达载体。经农杆菌转化烟草萌发花粉,共培养约24h后,作瞬时表达检测。结果表明,该克隆片段具有启动子功能。DNA序列分析表明,该克隆片段长度为526bp,含有TATA盒及CAAT盒。与原基因（PSI）启动子序列比较,同源性为52％。部分顺式调控元件相同。     

杂交鹅掌楸LhARF2基因启动子的克隆及瞬时表达分析

生长素响应因子(Auxin response factor, ARF)参与调控植物生长发育的多个途径。本研究利用Tail-PCR技术从杂交鹅掌楸中克隆LhARF2基因5′端上游2 637 bp序列,即pLhARF2启动子,并利用生物信息学软件PlantCARE分析其包含的调控元件,发现其含有启动子必需元件TATA-box和CAAT-box,以及压力响应、激素响应、光信号转导和代谢循环过程元件。构建pLhARF2-pCAMBIA1300:GUS植物表达载体并瞬时浸染本氏烟草叶片,利用GUS组织化学染色法鉴定烟草叶片中瞬时表达活性,发现在烟草叶片中有蓝色斑块,但颜色较浅。实验结果推测杂交鹅掌楸pLhARF2启动子可以调控GUS基因活性,为下一步研究启动子遗传转化的组织表达活性奠定了基础。     

番茄红素β-环化酶基因（LcyB）启动子调控LcyB RNAi双元载体构建

根据番茄基因组DNA序列信息设计引物进行PCR扩增了Micro-Tom中番茄红素-环化酶（Lycopene -cyclase, LcyB）基因起始密码子上游1 534 bp启动子区域序列（LcyBp）,生物信息学分析表明,该启动子序列中存在TATA-盒、CAAT-盒、昼夜节律响应元件Circadian、光响应元件Box I、真菌激发子响应元件Box-W1、低温响应元件LTR、响应赤霉素的作用元件P-box、乙烯响应元件ERE、响应生长素的作用元件TGA-element等顺式作用元件. 依据番茄LcyB基因序列,设计2对含有不同酶切位点的特异引物进行PCR扩增LcyB基因3端特异的276 bp DNA片段,利用RNAi载体pKANNIBAL构建了LcyB启动子-LcyB基因正义片段（Sense）-PDK内含子-LcyB基因反义片段（Antisense）-OCS终止子的RNAi表达框,并将这一RNAi表达框插入植物双元表达载体pART27的Not I位点,构建成本研究的LcyB启动子驱动的LcyB基因RNAi植物双元表达载体pART-LcyBp-RNAi-LcyB. 为利用RNAi技术特异性敲除LcyB基因进而提高番茄果实中番茄红素含量奠定实验基础.     

拟南芥VHA-c3基因的特异性表达和调节

利用RT-PCR技术检测VHA-c基因在拟南芥中的表达，结果表明VHA-c3基因在拟南芥的果荚、花、叶、茎和根中都有表达，但是，在叶中的表达量远远高于其它的组织.以GUS基因作为报告基因构建了不同长度的VHA-c3基因启动子缺失突变体，利用农杆菌介导的瞬时表达系统检测GUS基因的表达，研究发现在VHA-c3基因起始密码子上游2812-2 234 bp之间的区域內存在着控制VHA-c3基因高表达的转录调控元件.     

陆地棉编码成花素同源基因GhFT1-A和GhFT1-D启动子的克隆及活性分析

在陆地棉全基因组中序列比对GhFT1基因在At和Dt基因组上的差异,设计特异性引物克隆其上游约1.8 kb的非编码序列作为目的启动子,通过测序结果区分At、Dt类型。本研究克隆出1701 kb GhFT1-A启动子和1771 kb GhFT1-D启动子(简称1.8 kb)。序列比对分析发现了At和Dt基因组上不同GhFT1启动子间存在许多核苷酸序列差异。GhFT1-A和GhFT1-D启动子上存在大量的、作用广泛的顺式作用元件,并发现了一个顺式作用元件富集的重复片段区域。启动子活性检测证明了GhFT1基因上游1.8 kb的At和Dt启动子均具有活性,但At亚基因组启动子的活性弱于Dt型。陆地棉编码成花素同源基因GhFT1的启动子对于调控GhFT1-A和GhFT1-D的表达具有重要作用,并且它们之间的活性存在差异,暗示At和Dt基因组对开花调控作用不同。     

TaNHX2基因植物表达载体的构建及在烟草中的表达

将TaNHX2基因重组于质粒pBIN438的CaMV 35S启动子下游,构建含TaNHX2基因的植物双元表达载体pBIN438-TaNHX2.采用农杆菌介导转化烟草(Nicotiana tobacum L.),获得含TaNHX2的转基因烟草植株.经PCR、RT-PCR分析表明,TaNHX2基因已整合到烟草中,并且得到表达.耐盐分析表明,外源基因TaNHX2提高了转基因植株的耐盐性.     

复苏植物牛耳草BhLEA2基因启动子的分离和基因表达模式研究

为研究干旱诱导的基因表达模式,利用Inverse-PCR和Tail-PCR的方法从复苏植物牛耳草（Boea hygrometrica（Bunge）R Br．）中扩增出胚胎发育晚期丰富蛋白编码基因BhLEA2的1215bp启动子序列,命名为PBhLEA2。构建了由PBhLEA2启动子引导GUS嵌合基因的植物表达载体pBhLEA2-GUS,并经农杆菌介导导入到烟草中,得到4株转基因烟草植株。GUS检测分析表明,该启动子可驱动GUS报告基因在转基因烟草的种子和刚萌发的小苗的子叶和胚轴中高效表达,在10-20d苗龄的植株中不表达,表现出一定的发育阶段和组织特异性。干旱、高盐胁迫及脱落酸（ABA）、乙烯和H2O2等信号分子可在不同程度上诱导GUS报告基因在20d苗龄的转基因植株的叶片中表达,但只有ABA可诱导其在根中表达,表明该启动子对BhLEA2基因表达的调控受环境信号影响。     

泛素启动子在转基因植物中的应用

启动子是基因表达调控的重要元件,在转基因植物中,选择高效率的启动子是高效率表达外源基因的关键.泛素启动子以其启动效率高、甲基化程度相对较低、遗传性状稳定等特点而成为目前研究较多的启动子之一.综述了泛素启动子研究现状,包括泛素基因的结构特点、泛素启动子的高效机制及在转基因植物中的应用和存在的问题.