YUCCA基因家族在拟南芥胚胎发育过程中的表达模式研究

生长素作为重要的植物激素,在植物胚胎的形态建成和生长发育过程中起到关键的调控作用.依赖色氨酸的IPA途径是模式植物拟南芥中生长素合成的主要途径.以色氨酸为前体合成的IPA在YUCCA(YUC)的催化下生成IAA,这一过程也是生长素生物合成的限速步骤.拟南芥有11个YUC编码基因,目前对这11个YUC基因在植物胚胎发育过程中的表达模式还没有系统的研究.本文以Pro YUC:GUS(YUC1:GUS、YUC2:GUS、YUC4:GUS、YUC6:GUS、YUC8:GUS和YUC9:GUS)转基因植株为实验材料,观察在胚胎发育不同时期YUC基因的表达情况.结果表明:YUC1、YUC2和YUC4基因在拟南芥胚胎发育的后期(鱼雷期、拐杖期和成熟期)有极其微弱的表达;YUC6基因在拟南芥胚胎发育过程中没有表达;YUC8和YUC9在胚发育过程中有非常强的表达,其中YUC8主要在胚胎发育的三角胚时期、心形期和鱼雷期表达,而且在整个胚中表达,在拐杖期胚和成熟胚中YUC8特异在下胚轴和胚根中表达;YUC9在胚胎发育的球形期、三角胚时期和心形期有较强的表达,在胚发育的后期则在胚根有微弱的表达.这些结果表明拟南芥胚胎发育过程中存在生长素的本地合成,而且YUC8和YUC9是胚胎中参与生长素合成的主要基因.     

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.     

拟南芥AtJ70的组织特异性表达及亚细胞定位

以野生型和PAtJ70∶GUS转基因拟南芥为材料,以定量PCR和GUS染色方法研究了拟南芥J-蛋白AtJ70的组织特异性表达.结果显示AtJ70基因在根、茎、叶、花和果实中都有表达,花和叶中表达最高,长角果和根中次之,茎中最低.此外,以AtJ70-mGFP4转基因拟南芥为材料,使用激光共聚焦显微镜研究了AtJ70的亚细胞定位.结果显示,AtJ70主要定位于细胞核中.     

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.     

拟南芥逆境诱导型启动子rd29A的克隆及活性检测

以拟南芥基因组DNA为模板,通过特异PCR扩增,克隆逆境诱导表达启动子rd29A。序列分析表明,该启动子与NCBI上已报道rd29A的启动子有9964%的同源性,其序列含有干旱诱导表达元件DRE和ABA作用元件ABRE等顺式作用元件。用rd29A启动子替换pBI121载体上的35S启动子构建新的载体pBrd-GUS,并以农杆菌介导法将其转入烟草。转基因烟草的GUS组织化学染色及PCR分析结果表明,在低温、干旱及高盐等胁迫诱导下,rd29A启动子可增强GUS基因表达,因此,rd29A启动子可应用于植物抗逆基因工程研究。     

油葵种子特异性基因HaAP10启动子克隆及功能验证

为研究植物脂质转移蛋白基因HaAP10启动子能否在油葵种子中驱动外源基因特异性表达,从油葵(Helianthus annuus L.)基因组DNA中采用PCR技术克隆了HaAP10基因上游的调控序列964bp.序列分析结果表明,964bp核苷酸序列与报道序列同源性99%,包含TATA-box等基因表达的重要特征元件及种子特异表达所必需的核苷酸序列.将其与β-葡糖苷酸酶(β-glucuronidase,GUS)基因融合构建植物表达载体,并利用花粉管通道法转化油葵获得转基因植株,通过PCR鉴定和组织化学染色进行分析.PCR扩增初步证明目的片段已整合到油葵基因组中,组织化学分析表明HaAP10基因启动子能够驱动GUS基因在种子中特异表达,而在根、茎和叶中无GUS活性.结果表明HaAP10基因上游964bp片段可驱动外源基因在油葵种子中特异性表达,具有种子特异性启动子的功能,为油葵植物生物反应器的构建提供了优良的基因资源,同时也为油葵的油脂基因工程改良提供了基因资源.     

NAC1启动子驱动GFP表达的组织特征及对生长素和赤霉素的反应

将拟南芥中转录因子基因NAC1上游调控区1kb克隆到pRD420质粒，构建由NAC1启动子驱动绿色荧光蛋白基因（GFP）表达的植物表达载体，并以此载体转化烟草，对阳性转基因植株研究表明，GFP在根部有较高水平的表达.进一步用生长素、生长素拮抗剂NPA和赤霉素处理，荧光强度的变化表明：该调控区受生长素作用的同时也受赤霉素诱导.初步说明NAC1基因不仅是一个生长素反应基因，同时可能也是一个赤霉素反应基因.     

一个水稻花发育特异性启动子的克隆与活性分析

用PCR方法从水稻中克隆了EXPANSIN家族基因OsEXPB1的启动子,利用PLACE软件在线分析其上游2.7kb的序列,发现存在2种与花粉特异性表达有关的顺式作用元件.将该启动子与GUS报告基因融合,构建重组表达载体并转移到水稻中,对水稻各组织进行GUS染色.结果显示:水稻幼嫩组织中均有GUS染色信号;进入生殖生长期后,在营养组织中均没有检测到GUS的表达;只在花器官中检测到GUS信号,在花发育晚期,GUS信号则主要出现在花粉粒中.荧光实时定量PCR进一步验证了GUS染色的结果.综上所述,在水稻成熟植株中,OsEXPB1启动子是一个花发育特异性启动子,可为利用水稻生殖生长期的花特异性表达启动子来进行转基因实验提供备选.     

AtSIAK在植物抗盐胁迫响应中的功能研究

AtSIAK基因在拟南芥中编码ABC1类蛋白激酶,RT-PCR检测AtSIAK基因在拟南芥的根、茎、叶、花、角果等组织中均有表达,与利用AtSIAK基因的启动子驱动GUS报告基因的研究结果一致.AtSIAK基因受不同胁迫(MV和NaCl)和激素ABA、SA处理均有明显的上调表达,其中在NaCl处理下最明显.不同浓度NaCl处理使35S::AtSIAK过表达植株比野生型(Columbia)和siak1突变体的种子萌发率和子叶变绿率高,表明AtSIAK基因参与抗盐胁迫的响应.     

对氨基苯甲酸在拟南芥根生长发育中对生长素运输的调控

为探究对氨基苯甲酸(PABA)影响拟南芥(Arabidopsis thaliana)根部生长发育的作用机制,以野生型和DR5∷GUS转基因拟南芥为实验材料,研究了PABA外源处理对根系形态结构和生长素运输的影响.结果表明:200μmol/L PABA可以明显抑制拟南芥幼苗主根生长并促进侧根和根毛的发育.PABA可增强生长素类似物2,4-D对幼苗主根生长的抑制作用和对根毛伸长的促进作用;相反,PABA可在一定程度上减弱生长素运输抑制剂NPA对幼苗主根和根毛生长发育的抑制作用.此外,PABA可诱导拟南芥根尖生长素的积累以及生长素极性运输相关基因PIN1、PIN3和AUX1的表达.综上所述,PABA可调节根部生长素运输和分布,在拟南芥根生长发育过程中起重要作用.     

过氧化氢对拟南芥生长素信号转导相关蛋白的影响

通过添加外源过氧化氢来探究其对植物生长素信号的影响.以GUS基因作为报告基因,研究拟南芥中各生长素相关蛋白(生长素含量标志蛋白DR5、输入蛋白AUX1、输出蛋白PIN1和PIN2)对过氧化氢的响应.结果表明过氧化氢处理后拟南芥呈植株变小、根变短和不定根数目增多的表型;与对照相比,GUS染色后各生长素相关蛋白的表达下降,表明过氧化氢对植物生长素的合成与运输起一定的抑制作用.在过氧化氢处理的基础上,添加抗氧化物质后发现植株表型有明显恢复,GUS染色也表明相关蛋白的表达量均增加;另外,0.1 nmol/L的外源IAA能恢复过氧化氢处理后拟南芥的表型和生长素相关蛋白的表达.综上所述,过氧化氢主要通过抑制植物体内的生长素信号来调控植物的生长发育.     

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。     

ABC1类蛋白激酶AtSIAK在植物抗盐胁迫响应中的功能研究

在拟南芥中克隆了一个编码ABC1 类蛋白激酶的基因SIAK (Salt Induction ABC1-like Kinase), RT-PCR检测SIAK基因在拟南芥的根、茎、叶、花、角果等组织中均有表达,与利用SIAK基因的启动子驱动GUS报告基因的研究结果一致. SIAK基因受不同胁迫（ABA、SA、MV和NaCl）处理均有明显的上调表达,其中在NaCl处理下最明显.在不同浓度NaCl处理下,35S::SIAK 表达植株比WT 和siak1 突变体的种子萌发率和子叶变绿率,表明AtSIAK基因参与抗盐胁迫的响应.     

NACl启动子驱动GFP表达的组织特征及对生长素和赤霉素的反应

将拟南芥中转录因子基因NACl上游调控区1kb克隆到pRD420质粒，构建由NACl启动子驱动绿色荧光蛋白基因（GFP）表达的植物表达载体，并以此载体转化烟草，对阳性转基因植株研究表明，GFP在根部有较高水平的表达．进一步用生长素、生长素拮抗剂NPA和赤霉素处理，荧光强度的变化表明：该调控区受生长素作用的同时也受赤霉素诱导．初步说明NACl基因不仅是一个生长素反应基因，同时可能也是一个赤霉素反应基因．     

过氧化氢对拟南芥生长素信号转导相关蛋白的影响

通过添加外源过氧化氢来探究其对植物生长素信号的影响.以GUS基因作为报告基因,研究拟南芥中各生长素相关蛋白(生长素含量标志蛋白DRS,输入蛋白AUX1,输出蛋白PIN1和PIN2)对过氧化氢的响应结果表明过氧化氢处理后拟南芥呈植株变小、根变短和不定根数目增多的表型;与对照相比,GUS染色后各生长素相关蛋白的表达下降,表明过氧化氢对植物生长素的合成与运输起一定的抑制作用在过氧化氢处理的墓础上,添加抗氧化物质后发现植株表型有明显恢复,GUS染色也表明相关蛋白的表达量均增加;另外,0.1 nmol/L的外源IAA能恢复过氧化氢处理后拟南芥的表型和生长素相关蛋白的表达综上所述,过氧化氢主要通过抑制植物体内的生长素信号来调控植物的生长发育.     

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.     

拟南芥ACOS5基因启动子的克隆和表达载体构建

花药组织特异性启动子在花药发育的分子遗传学中有重要的研究价值.采用PCR方法克隆了1kb长度的ACOS5基因启动子,并将其连入含有GFP基因的拟南芥表达载体p1300中.电激转化农杆菌GV3101后,通过农杆菌介导转化拟南芥,获得转基因植株.显微观察显示,转基因植物花药只在绒毡层中有荧光表达.这说明ACOS5基因启动子可以在拟南芥花药中驱动外源GFP基因的特异性表达.     

水稻OsGASR4基因及其启动子的克隆与表达分析

对前期克隆的水稻GAST基因家族新成员OsGASR4开展研究,利用DNAMAN软件分析水稻OsGASR4进化树;检测GA处理野生型和d 18水稻突变体后OsGASR4表达变化;利用RT PCR方法分析该基因的时空表达特性;克隆了该基因上游长约2 082 bp调控序列,并利用网络工具预测启动子顺式作用元件,构建OsGASR4启动子GUS融合表达载体,通过农杆菌介导的水稻遗传转化.结果表明:OsGASR4蛋白具有典型的GASA保守结构域,启动子里含有多个与激素响应元件、光诱导相关元件以及逆境胁迫响应元件;GA_3处理降低了OsGASR4转录水平;RT PCR检测和GUS染色的结果表明,OsGASR4在水稻茎和幼穗的表达量相对较高.表明OsGASR4可能作为GA信号途径的抑制因子参与水稻茎和穗的早期发育.     

过氧化氢对拟南芥生长素信号传导相关蛋白的影响

本论文通过添加外源过氧化氢来探究其对植物生长素信号的影响。以GUS基因作为报告基因,研究拟南芥中各生长素相关蛋白(生长素含量标志蛋白DR5、输入蛋白AUX1、输出蛋白PIN1和PIN2)对过氧化氢的响应。结果表明过氧化氢处理后拟南芥呈植株变小、根变短和不定根数目增多的表型;与对照相比,GUS染色后各生长素相关蛋白的表达下降,这表明过氧化氢对植物生长素的合成与运输起一定的抑制作用。在过氧化氢处理的基础上,添加抗氧化物质发现植株表型有明显的恢复,GUS染色也表明相关蛋白的表达量均增加;另外,0.0001 ?mol/L的外源IAA也能恢复过氧化氢处理后拟南芥的表型和生长素相关蛋白的表达。综上所述,过氧化氢主要通过抑制植物体内的生长素信号来调控植物的生长发育。     

水稻磷转运蛋白基因OsPht1;6启动子表达载体转化系统的建立

通过PCR从粳稻（Oryza sativa L.cv.ssp.Japonica）的总DNA中扩增出一个磷转运蛋白基因（Phosphates transporter1；6；OsPht1；6，accession no AF536966）的启动子序列.以此为基础与二元表达载体PS1aG-3构建含Pht1；6启动子的植物表达载体，并通过根癌农杆菌介导转化了水稻武运粳7号品种.同时，对其愈伤组织高效再生体系和影响报告基因GUS瞬时表达的各种因素也做了比较研究.结果表明：①诱导水稻武运粳7号品种愈伤形成，3 mg/L 2，4-D的生长素浓度最适宜；②GUS基因高瞬时表达频率的条件为：工程菌液的浓度OD600值为0.7-0.8，浸染时间30 min，共培养时间3 d.利用这些再生转化条件，以EHA105为菌株转化浸染愈伤组织，获得了较高频率的Pht1；6启动子驱动的GUS基因瞬时表达.这些方法都有效地提高了抗性愈伤组织的形成率，该实验获得了转基因植株，经PCR检测，证实已将目的基因整合到水稻的基因组中.