苹果果实β-半乳糖苷酶基因启动子的克隆与功能分析

根据已发表的苹果基因组序列设计特异引物,克隆得到苹果品种‘嘎拉’中β-半乳糖苷酶基因(Md-gal)的启动子。序列分析表明,该启动子除含有大多数高等植物启动子具有的保守元件外,还含有大量光响应元件和与激素相关的顺式作用元件,主要有赤霉素响应元件(GARE-motif和P-box)、茉莉酸甲酯(MeJA)应答元件(CGTCA-motif和TGACG-motif)和生长素响应元件(TGA-element);构建5个不同长度Md-gal启动子和GUS基因融合的瞬时表达载体,并进行苹果果实和烟草叶片转化试验,结果显示,5个启动子均具有启动子活性,在Md-gal启动子序列中激活与抑制调节元件并存,正调控元件位于-1206~-754bp区域,负调控元件位于-754~-597bp区域;对Md-gal启动子进行激素响应分析结果显示,激素处理可对其产生诱导作用,且MeJA处理后GUS活性最高。研究表明,Md-gal启动子具有真核基因启动子的基本结构特征和正负调控特性,可响应外源激素处理,可能在苹果果实生长发育和成熟软化方面具有一定的作用。     

玉米逆境诱导型启动子克隆及其植物表达载体构建

设计特异引物,利用PCR方法从玉米(Zea mays)基因组DNA中克隆低温和盐相应蛋白(low temperature andsalt responsive protein,LS)基因上游1 735 bp,命名为Lsp。利用在线启动子预测工具PlantCARE分析表明,序列中含有TATA-box和CAAT-box等核心元件,还包含各种胁迫响应元件。以植物表达载体pCAMBIA1301为基础,将克隆得到的启动子片段与GUS报告基因融合构建了重组表达载体pCAM-Lsp,并用反复冻融法将其导入农杆菌EHA105,通过农杆菌介导法转化烟草,GUS组织化学染色显示出Lsp驱动GUS基因表达。结果表明,该Lsp启动子片段具备一定的启动活性,为探明玉米逆境胁迫启动子表达调控序列及其调控机制的研究奠定基础。     

糙皮侧耳Pleurotus ostreatus子实体凝集素基因polectin2及其启动子的克隆及功能鉴定

凝集素在食用菌的生长发育、抗病虫等逆境及抗肿瘤等方面发挥着重要的作用,但是关于糙皮侧耳凝集素基因的抗逆功能研究还比较薄弱。因此,本文利用PCR技术克隆得到糙皮侧耳子实体凝集素polectin2基因及其启动子序列,测序和生物信息学结果显示该基因不含内含子,完整开放阅读框为408bp,编码136个氨基酸,预测蛋白分子量15.3k Da;启动子polectinpro序列长度为927bp,生物数据库PLACE分析结果表明polectinpro含有低温、干旱胁迫诱导和病程相关等抗逆元件。然后,构建含有GFP融合蛋白的重组植物表达载体pCAMBIA1302-polectinpro-gfp,并进行烟草遗传转化,结果证明该启动子能够在低温诱导下驱动gfp基因表达。同时成功构建了含有polectin2的重组植物表达载体pCAMBIA1301-polectin2并进行了烟草遗传转化;对阳性转化植株T1代和野生型种子进行低温胁迫实验,结果表明转基因种子萌发率明显高于野生型。综上所述,推测polectin2基因具有耐低温功能,且其启动子具有低温诱导活性。上述结果为进一步利用子实体凝集素polectin2基因提高食用菌的耐低温等抗逆功能提供了理论依据和技术支持。     

栽培草莓潜在印记基因FaTRG-31的克隆与特征分析北大核心CSCD

在前期通过筛选获得草莓候选印记基因FaTRG-31(turgor-responsive protein 31)的基础上,以八倍体栽培草莓‘红颜’(Fragaria×ananassa Duch.‘Benihoppe’)为材料,对FaTRG-31基因的编码序列进行克隆、生物信息学、组织表达、启动子和印记特性分析,以揭示该基因的作用机理,为草莓印记基因表达调控及生物学功能研究奠定基础。结果显示:(1)草莓FaTRG-31基因开放阅读框(ORF)全长999 bp,编码332个氨基酸,含有典型的Asn-Pro-Ala(NPA)基序和6个跨膜结构,定位于细胞质膜,属于典型的AQP蛋白(aquaporin)家族;系统进化树深入分析表明FaTRG-31为PIPs(plasma intrinsic proteins)亚家族1型蛋白。(2)草莓FaTRG-31在不同组织中均有表达,胚乳中的表达量最高,且在FaTRG-31基因上游克隆出的1989 bp启动子序列中发现含有与胚乳特异表达相关的作用元件,此外还有多种非生物胁迫响应元件和激素响应元件等。(3)草莓印记特性分析结果显示,FaTRG-31在胚乳中的SNP(single nucleotide polymorphism)位点处测序峰为单峰且是母本表达,即该基因在栽培草莓胚乳中为母本表达印记基因。(4)非生物胁迫处理后分析发现,草莓FaTRG-31基因能在不同程度上响应非生物胁迫。     

盐穗木盐相关转录因子HcSCL13基因启动子的克隆及活性初步分析

为探明盐穗木盐相关转录因子基因Hc SCL13的表达调控规律,利用基因组步移法成功克隆获得该基因2 200 bp的启动子序列。Plant CARE数据库分析结果表明,该启动子不仅含有启动子区的核心元件CAAT-box和TATA-box,还包含多个与逆境应答有关的顺式调控元件。将克隆获得的Hc SCL13转录因子基因启动子序列定向替换p BI121载体上的35S启动子,构建融合表达载体并转染模式植物拟南芥,对转基因拟南芥进行GUS组织化学染色。结果显示转基因拟南芥整株被染色,提示该启动子具有表达活性且可能为组成型启动子。     

人NPCEDRG基因启动子的克隆及CCAAT/NFY结合位点初步分析

NPCEDRG基因是采用基因定位候选克隆策略获得的一个鼻咽癌候选抑瘤基因.NPCEDRG在鼻咽癌细胞和组织中表达下调,重新恢复NPCEDRG基因在CNE2细胞系的表达,可部分逆转CNE2的恶性表型.为揭示NPCEDRG基因在鼻咽癌细胞和组织中表达下调的分子机制,联合应用生物信息学和报告基因载体系统分析方法对NPCEDRG基因启动子区进行克隆及功能分析,系统发育进化足迹分析结果表明,NPCEDRG基因5′端调控区-180～+235 bp区间在脊椎动物中高度保守,该保守区域中存在包括CCAAT/NFY、STAT1和SP1等转录因子结合位点.构建Luc和/或EGFP报告基因表达载体并检测其启动子活性,-146～-8 bp区域有较强的启动子活性,电泳迁移阻滞分析实验(EMSA)提示,CCAAT/NFY转录因子结合位点是NPCEDRG基因的转录调控元件.因此,研究确定-146～-8 bp区域是NPCEDRG基因核心启动子区域且启动子核心元件CCAAT/NFY可能参与NPCEDRG基因的转录调控.     

分蘖洋葱查尔酮异构酶基因的克隆及表达载体的构建

旨在得到分蘖洋葱查尔酮异构酶基因,探明该基因的功能。克隆查尔酮异构酶基因并构建了其超表达和干扰载体,以期得到用于研究查尔酮异构酶基因功能的表达载体。从分蘖洋葱叶片中克隆得到查尔酮异构酶基因cDNA全长743 bp,GenBank登录号为KJ489062。结果显示,该基因633 bp的开放读码框编码210个氨基酸的多肽序列。将PCR扩增克隆得到的分蘖洋葱查尔酮异构酶基因片段连接到干扰载体pCAMBIA1 301和超表达载体SOL2095中,成功构建了35S启动子控制的植物表达双元载体pCAMBIA1301-CHI和SOL2095-CHI。     

拟南芥干旱胁迫诱导型启动子RD29B驱动AtCKX1基因植物表达载体的构建

从拟南芥基因组中分别克隆AtCKX1基因和RD29B基因5′-侧翼1705bp启动子区域序列,生物信息学表明,AtCKX1含有黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和细胞分裂素的结合位点;RD29B启动子片段中存在ABA响应元件(ABA response element;ABRE)、Myb结合位点、TATA-盒、CAAT-盒等顺式作用元件。分别将AtCKX1和RD29B插入载体pCAMBIA1390,构建了由RD29B驱动的AtCKX1的植物双元表达载体p1390RD29BAtCKX1。     

纤枝短月藓LEA5基因表达及耐盐性分析

该研究以纤枝短月藓为材料,利用RT-PCR和HiTail-PCR技术分别克隆得到纤枝短月藓LEA5基因的ORF和启动子序列,并进行生物信息学、基因表达及耐盐性分析,为进一步研究LEA5蛋白的保护机制奠定基础。结果显示:(1)LEA5基因包含267 bp的开放阅读框(ORF),编码88个氨基酸。(2)LEA5基因启动子序列为1 053 bp,利用PlantCARE在线工具预测顺式作用元件显示,该启动子不仅具有典型的CAAT box元件,还含有ABRE、MYB、MYC、MYB结合位点(MBS)等其他元件。(3)荧光定量分析表明,LEA5基因在纤枝短月藓不同时期和不同组织中都有表达。(4)LEA5蛋白的异源表达提高了大肠杆菌对盐胁迫的耐受性,表明LEA5蛋白可能在耐盐性中起重要作用。     

甘蔗茎杆特异表达基因启动子的克隆及初步分析

甘蔗茎秆是利用转基因方法生产重组药用蛋白或有价值的化合物的理想器官,构建能在甘蔗茎秆中高水平表达异源蛋白质的表达载体是非常有意义的。而一个高效表达的载体,启动子则是其最重要元件之一,因此,茎秆特异性启动子的获得是甘蔗作为生物反应器的前提。利用染色体步移法克隆到甘蔗己糖转运蛋白基因PST2a 5′端上游的一段长1968bp的序列（ Ppst2a ）,经序列测定及软件分析表明,该序列具有典型的启动子结构。此序列置换植物表达载体pCAMBIA1301上的CaMV 35S启动子,构建植物表达载体,命名为pCAMBIA1900,该启动子下游为gus基因。利用基因枪法转化甘蔗的茎和叶,对gus基因的瞬时表达进行测定,结果表明所获得的己糖转运蛋白基因启动子只在甘蔗茎中驱动gus基因瞬时表达,该启动子具有茎秆特异性。     

小麦TaCO9基因的克隆及功能分析

为了明确TaCO9-1A基因在小麦生长发育中的具体调控机理,该研究以同源克隆的方法成功获得了大麦(Hordeum vulgare)光周期基因HvCO9在小麦(Triticum aestivum)中的直系同源基因TaCO9,并对其进行生物信息学分析、亚细胞定位、转录激活以及表达模式分析;利用农杆菌侵染法转化拟南芥,并对过表达株系进行表型分析。结果表明:(1)TaCO9包含2个外显子和1个内含子,CDS区全长876 bp,编码291个氨基酸,蛋白序列含有特有的CCT结构域,且在不同物种间高度保守。(2)生物信息学分析表明,TaCO9基因编码的蛋白质分子量约为30.7 kD,等电点为6.24;TaCO9的启动子区含有光响应、激素应答和胁迫应答等多种顺式作用元件。(3)亚细胞定位和转录活性分析表明,TaCO9主要定位于细胞核中,且具有转录激活活性。(4)qRT-PCR结果表明,TaCO9基因在各个组织中均有表达,叶片中的表达量最高;在光照14 h条件下TaCO9的表达量显著高于光照10 h和12 h条件下的表达量,且TaCO9在大粒小麦‘西农817’子房与籽粒中的表达量显著高于‘中国春’。(5)经潮霉素筛选成功获得3个转基因拟南芥株系;进一步功能鉴定结果表明,过表达转TaCO9基因拟南芥植株的开花期迟于野生型(对照)3~4 d,但角果和籽粒较野生型大。     

獐茅HAK基因表达调控区的分离及其在水稻中的功能分析

獐茅高亲和性K+转运蛋白基因(AlHAK1)是从单子叶禾本科盐生植物獐茅(Aeluropus littoralis(Gouan)Parl)中克隆,对于细胞营养和离子渗透调节起关键作用。为了进一步了解AlHAK1基因的表达调控机制,文章采用基因组步移法分离了AlHAK1基因转录起始位点上游长度约1.3 kb的启动子区域。启动子顺式元件分析显示该序列具有典型的TATA和CAAT盒,以及一些与植物生长发育和环境响应相关的顺式元件。为了明确AlHAK1启动子的功能,将其与GUS基因融合构建到植物表达载体pCAMBIA1301上,通过农杆菌介导转化法导入水稻中。对转基因植株进行GUS组织化学染色,结果显示在转化AlHAK1启动子水稻的根、茎、叶、花药和内外稃部位均检测到GUS活性。GUS荧光定量分析显示AlHAK1启动子调节GUS表达活性低于组成型启动子CaMV35S和Ubiquitin,但其根部和茎部的GUS活性相对较高。对转化植株进行不同胁迫处理后检测GUS活性,结果表明受到ABA、干旱、高温的诱导后其茎部和根部GUS活性有所提高,推测位于该启动子-682 bp的HSE元件和-1 268 bp的MybBS元件可能在高温、ABA和干旱诱导的表达调控中起作用。     

小麦高分子量麦谷蛋白5亚基基因的克隆及其表达载体的构建

小麦麦谷蛋白5亚基直接影响面包的烘烤品质,但我国大部分小麦品种的蛋白中缺少这种亚基。通过引物设计、PCR扩增,从Cheyenne中得到了小麦麦谷蛋白5亚基结构基因(sub5)的全长核苷酸序列(2750bp)和小麦麦谷蛋白5亚基基因启动子(Psub5)的核酸序列(630bp)。测序结果表明：得到了小麦籽粒中特异表达启动子——Psub2和用于改良小麦品质的结构基因——sub5。通过选择和改变相应的酶切位点,在构建6个中间载体的基础上,最后得到了含有目的基因的表达载体pCAM—BIAl301—Psub5—sub5—nos。酶切电泳及PCR鉴定表明：已成功地合成了sub5的表达载体。有希望通过基因工程的方法将该表达载体用于小麦的品质改良。     

烟草磷转运蛋白基因NtPHT2;1的克隆和表达分析

植物对磷酸盐的吸收与利用主要依靠磷转运蛋白,其中PHT2家族编码的低亲和磷转运蛋白主要负责植物在正常供磷条件下磷酸盐的吸收、转运与再利用。为了探究低亲和磷转运蛋白基因NtPHT2;1在烟草转运磷酸盐中的作用和表达模式,本研究以普通烟草K326的cDNA为模板,克隆得到NtPHT2;1,对该基因进行生物信息学分析和蛋白质的亚细胞定位,并通过荧光定量PCR技术对该基因在低磷等非生物胁迫下的基因表达模式进行分析。结果表明：（1）NtPHT2;1基因的全长为1 764 bp,编码587个氨基酸。（2）亚细胞定位结果表明,NtPHT2;1蛋白定位于叶绿体上。（3）同源性比对发现,NtPHT2;1蛋白与辣椒CaPHT2;1蛋白的同源性最高达到91.00%。（4）启动子分析表明,NtPHT2;1启动子含有参与调控植物衰老、逆境胁迫相关的顺式作用元件。（5）组织表达模式分析表明,NtPHT2;1在叶片中的表达量最高,新叶中的表达量比老叶中的高;在低磷诱导条件下,该基因的表达量与正常条件相比差异不显著。（6）不同非生物胁迫下的表达模式表明,在盐胁迫和干旱胁迫下,该基因的表达量显著降低。研究认为,NtPHT2;1基因主要是负责烟株正常生长发育条件下磷酸盐的转运与利用。     

白桦CESA7基因启动子的克隆与表达分析

克隆得到了一个白桦纤维素合成酶基因（CESA7）GenBanK登录号（EU591531）启动子序列,通过序列分析发现该启动子含有多个不同功能的顺式作用元件,包括光响应元件、激素响应元件、叶片形态发育元件等,推测该启动子在白桦生长发育过程中具有关键作用。将BpCESA7启动子克隆至带有GUS报告基因的植物表达载体,命名为proBpCESA7-121-GUS,并利用农杆菌介导方法侵染白桦和拟南芥,然后通过GUS组织化学染色观察BpCESA7基因启动子的组织表达特性。结果在白桦的根、茎、叶和拟南芥的根,叶,萼片、雌蕊中检测到了GUS活性,说明BpCESA7基因启动子具有启动子活性,并且在白桦的根和叶中染色最深,表明BpCESA7基因在白桦根和叶中表达量较高,并且其存在组织表达特异性。     

Waxy基因的RNA沉默使转基因小麦种子中直链淀粉含量下降

通过RNAi策略转化小麦,以降低小麦种子中直链淀粉的含量。小麦中直链淀粉合成的关键酶是颗粒结合型淀粉合成酶（Granule—bound starch synthase l,GBSSI,即WAXY蛋白）,通过RT—PCR方法从小麦种子中分离出Waxy基因。Southern杂交分析表明,在基因组中存在3个Waxy基因。Northern杂交分析显示出在授粉后的小麦种子中检测到Waxy mRNA。利用RNA沉默策略,将Waxy编码区683bp的正向和反向片段以及150bp内含子,连接于表达载体pCAMBIA3300中玉米ubil启动子下游。以扬麦10号授粉后15d的幼胚为外植体,利用农杆菌介导的方法进行转化。通过PCR、RT-PCR和叶片离体褪绿实验鉴定出4株转基因植株。小麦胚乳I2-KI染色和直链淀粉含量测定表明这4株转基因植株直链淀粉含量明显下降。研究结果表明Waxy基因的RNA沉默使转基因小麦种子直链淀粉的含量下降。     

苹果MAX1基因的克隆和表达及启动子分析

MAX1(MORE AXILLARY GROWTH1)是独脚金内酯(Strigolactones,SLs)合成途径中的关键基因,为了研究MAX1在苹果分枝调控中的功能,以苹果‘长富2号’(Malus domestica‘Nagafu 2’)腋芽为材料,采用PCR方法,克隆MdMAX1基因,进行生物信息学和表达水平分析;采用瞬时表达转化烟草,进行GUS染色,分析MdMAX1启动子活性。结果表明:(1)成功克隆得到苹果MAX1,其开放阅读框(ORF)1620 bp,编码539个氨基酸;系统进化和基序分析表明,MdMAX1和已知的A1型MAX1相似。(2)qRT-PCR分析表明,MAX1基因在‘长富2号’嫁接苗茎中高表达,并在腋芽本身有表达;RNA-seq分析表明,细胞分裂素(6-BA)处理苹果腋芽96 h后MAX1基因的表达水平显著降低。(3)成功克隆获得‘长富2号’MAX1启动子序列片段(1500 bp),顺式作用元件预测显示MdMAX1启动子序列中存在光响应元件,GUS活性分析表明光照处理能够减弱MAX1启动子的活性。该研究为进一步研究苹果MAX1参与SLs合成、调控苹果分枝的功能奠定了基础。     

水稻miRNA3026启动子及硫氧还蛋白基因OsTxnDC9的克隆与分析

硫氧还原蛋白基因 OsTxnDC9 是水稻miRNA3026的宿主基因。克隆出了水稻miRNA3026启动子,其总长度为1 477bp;构建出4个缺失片段,瞬时表达表明这个启动子为弱启动子。在此基础上克隆出水稻硫氧还原蛋白 OsTxnDC9 基因,其长度为480bp。生物信息学表明 OsTxnDC9 基因编码的氨基酸序列与二穗短柄草硫氧还原蛋白基因编码的氨基酸(XP_003573612.1)序列同源性最高。荧光定量PCR发现OsTxnDC9在水稻花粉一核中表达量最高,亚细胞定位表明其主要在细胞质中表达。这为探索miRNA3026启动子和宿主基因的关系奠定了基础。     

蓖麻RcbZIP11基因克隆及表达特性研究

为探究蓖麻bZIP(basic leucine zipper)基因在响应非生物胁迫应答过程中的作用,研究基于蓖麻转录组数据,克隆到1条在低温胁迫下显著上调表达的bZIP基因,并将其命名为RcbZIP11(GenBank No. OQ506490)。RcbZIP11基因的编码区序列全长492 bp,其推导163个氨基酸,预测是1个亲水性蛋白质,具有保守的bZIP＿plant＿GBF1结构域。蛋白质的多序列对比显示,RcbZIP11蛋白质在进化过程中相对保守,进化树分析显示RcbZIP11与麻风树JcbZIP11蛋白质亲缘关系最近。亚细胞定位显示RcbZIP11蛋白质定位于细胞核,并成功克隆出RcbZIP11启动子序列,预测结果显示,该区域拥有光响应元件、逆境响应类元件和激素诱导类元件。RcbZIP11基因在蓖麻不同组织(真叶、子叶、茎和根)中均有表达,在子叶中相对表达量最高;且该基因在逆境胁迫下(干旱、盐、低温和ABA)的根和真叶中其相对表达量均高于0 h,说明RcbZIP11基因积极地参与蓖麻的非生物胁迫响应。综上,研究为进一步探究RcbZIP11基因在蓖麻逆境条件生长过程中的功能奠定...