水稻 ADP-葡萄糖焦磷酸化酶小亚基 I 基因的启动子分析

水稻（Oryce sativa L．）基因组中的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶小亚基（ADP-Glucose pyrophosphorylase small subunit,OsAgpS）由两个基因编码,即OsAgpSl和OsAgpS2。其中OsAgpSl基因产生两个转录本OsAgpSla和OsAgpSlb,区别在第一个外显子的位置不同。通过RT—PCR方法分析了两个转录本在水稻组织和胚乳不同发育时期的表达特性;同时通过报告基因GUS检测了两个转录本上游转录调节区DNA片段的转录启动特性。结果表明,两个启动子与其下游转录本的表达模式完全一致,即OsAgpSla转录本和OsAgpSla上游启动子控制的GUS基因主要在胚乳中高水平表达,在叶片中有很低水平的表达;而OsAgpSlb转录本和OsAgpSlb上游启动子控制的GUS基因主要在叶片和胚乳发育早期低水平表达。这说明OsAgpSl基因产生的两个转录本是由不同的启动子控制转录的,OsAgpSla上游启动子可以作为胚乳表达用启动子。     

参与水稻光合作用的PsbR3基因启动子的功能分析

本实验旨在研究水稻光合作用蛋白中各基因的表达模式. 采用RT-PCR和定量real-time PCR数据分析水稻不同组织的mRNA表达水平.结果显示,PsaK和PsbR3基因仅在茎、叶等绿色组织表达,而胚、胚乳部分均不表达.通过其启动子克隆、植物表达载体构建,以及农杆菌介导转化后,GUS组织染化分析和GUS荧光定量分析表明,两启动子均为组织特异性优势表达,PsbR3启动报告酶GUS在叶片中的表达活性为Actin启动子的3.29倍,而PsaK启动报告酶GUS在叶片中的表达活性低于Actin启动子的.这些初步结果提示,PsbR3启动子决定水稻绿色组织茎叶的优势表达,PsbR3基因可能参与水稻光合作用.     

水稻种子醇溶蛋白4a基因的表达受串联复合启动子调控

从水稻中花8号中克隆了醇溶蛋白4a的基因5＇侧翼区并首次报道该基因5＇端-680～-18区段具有胚乳特异性表达调控功能.本研究通过 5’缺失方法对该基因5＇侧翼区的结构和功能进行了进一步分析,结果表明:(1)醇溶蛋白4a基因启动子Ⅰ能够特定地在转基因烟草开花发育 22 d后的种子胚乳中激活下游 GUS融合基因表达,是该基因有功能的启动子;(2)prolamin box Ⅱ对该基因的表达具有增强功能;(3)启动子Ⅰ的转录起始点是位于该基因起始ATG上游63 bp处的C碱基.     

两个水稻胚乳启动子的克隆及表达分析

启动子的克隆对基因表达及基因工程研究有重要意义。根据数据库中EST丰度,从水稻中克隆了两个预测在水稻胚乳中高效表达的启动子Os772和Os359,并将启动子片段与GUS报告基因融合,构建了重组表达载体。通过农杆菌介导方法将其导入水稻愈伤组织细胞。转基因水稻经GUS组织化学分析显示,Os772和Os359能启动GUS基因在水稻胚乳中表达但不能在根、茎、叶和花中表达。该结果表明Os772和Os359为两个水稻胚乳特异性启动子。     

一个水稻高效表达启动子Os252的分离

植物基因的表达受启动子的控制,高效表达启动子的分离及功能分析不仅是植物基因工程研究的重要研究方面,也是表达调控研究的重要内容。根据EST数据克隆了一个预测在水稻茎中高效表达的启动子Os252。将该启动子与GUS基因构建成表达载体并转入水稻。转基因水稻PCR分析表明,GUS基因已经成功地整合进水稻基因组中。GUS组织化学分析表明,Os252能启动GUS基因在水稻叶、茎以及胚乳中表达。进一步GUS酶活性的测定表明,叶和胚乳中Os252启动子活性分别是35S启动子的1.9和2.5倍。由于Os252来自于水稻,在叶和胚乳中活性高于35S启动子,因此该启动子可望用于水稻基因工程研究。     

水稻rbcS启动子控制的外源基因在转基因水稻中的特异性表达

为将不同启动子用于转基因水稻的研究,从武运粳8号水稻中克隆了Rubisco小亚基基因(rbcS)的5'上游调控区,构建了由rbcS启动子引导的GUS融合基因,并经农杆菌介导导入到水稻中.对转基因水稻植株中GUS活性的定性与定量测定结果表明,rbcS启动子可驱动GUS报告基因在转基因水稻植株叶片和叶鞘内的叶肉细胞中特异性高效表达,而在茎、根和种子等器官中不表达或表达活性极弱,表现出明显的组织与细胞特异性.结果还表明,光诱导处理可明显提高rbcS启动子启动的外源基因的表达量.     

水稻OsGSTL1启动子的分离和表达分析

从水稻基因组文库中筛选得到一个水稻GST基因,命名为OsGSTL1.半定量RT-PCR分析表明OsGSTL1基因的表达不受绿磺隆、乙烯利、脱落酸、水杨酸和茉莉酸甲酯的诱导,因此该基因可能与植物抗逆性无关.为了研究OsGSTL1启动子在植物体内的表达特性,将OsGSTL1起始位点5＇端上游不同长度的调控序列与报告基因GUS融合,并在洋葱表皮瞬间表达和拟南芥中稳定表达.研究表明：在洋葱表皮细胞中,160bp及更长的上游调控序列均能启动GUS基因的表达;而在转基因拟南芥中,含有2155 bp的上游序列的PGZ2.1：：GUS具有时空表达的特性,在转基因的早期幼苗中GUS基因在子叶中特异性表达,但在根中没有表达;而在幼苗生长的后期,根、茎、叶中都有少量的表达.但包含1 224 bp的上游序列的PGZ1.2：：GUS却表现为组成型表达的特性.由此推测,OsGSTL1启动子启动的基因表达可能与幼苗的营养代谢相关;而OsGSTL1启动子的时空表达相关元件可能位于OsGSTL1翻译起始位点5＇端上游-2155 bp至-1224 bp范围内.     

水稻OsNRT1-d启动子的分离和功能分析

采用PCR技术,从水稻基因组中分离到OsNRT1-d读码框上游2 019 bp序列.序列分析表明:在起始密码ATG上游-189 bp和-127 bp处分别存在CAAT-box和TATA-box,具有典型的启动子结构.推测的转录起始位点CAC位于起始密码ATG上游-93 bp处.将OsNRT1-d启动子5′-端系列缺失后,分别与GUS报告基因融合,获得的NRT2019∷GUS、NRT1196∷GUS 和NRT719∷GUS转基因载体.农杆菌介导转化水稻,获得的转基因水稻均能启动下游GUS报告基因在水稻的根、叶、花颖和种子中表达;将转基因水稻幼苗放在滤纸上紧急干旱处理和用15% PEG6000进行模拟干旱处理,GUS基因的表达量明显升高,且干旱应答元件在-719 bp～-1 bp的范围内;GUS活性分析表明:OsNRT1-d启动子对ABA、NaCl、(NH4)2SO4、KNO3和Gln等信号没有应答反应.     

木薯可溶性淀粉合成酶(MeSSⅡb)启动子克隆及梯度缺失分析

木薯淀粉被广泛用作各种食品、饲料及工业淀粉制品的原材料。然而目前,国内外还未见木薯可溶性淀粉合成酶基因Me SSs的启动子相关研究报道。本研究通过在木薯基因组数据库中查询Me SSⅡb基因第一个外显子及其上游序列,通过PCR扩增获得Me SSⅡb上游序列。对获得的上游序列通过Plant CARE及PLACE进行启动子结构及元件分析,并与其它物种中SSSs基因启动子区序列利用BLAST进行比对分析后,确立翻译起始位点上游1 566 bp序列为启动子区,进而设计并构建了包括完整启动子在内的5'端梯度缺失启动子融合GUS蛋白植物表达载体p E1566::GUS、p E1356::GUS、p E1116::GUS、p E531::GUS、p E453::GUS、p E387::GUS、p E138::GUS转化本氏烟草进行启动子活性验证。利用叶盘侵染法转化本氏烟草进行启动子梯度缺失分析后发现,缺失启动子p E1356、p E1116、p E531活性丧失,缺失至翻译起始位点上游138 bp的缺失启动子p E138,仍具有启动子活性。上述表明,在克隆启动子区1 566 bp片段中,在-1 566 bp和-1 356 bp之间210 bp序列片段对于完整启动子活性尤为重要,而-1 356 bp至-531 bp之间存在启动抑制因子,在-453 bp和-138 bp为基础启动序列,初步推断为转录起始结合位点。     

水稻谷蛋白基因GluC启动子的克隆及表达分析

水稻谷蛋白仅在水稻种子胚乳中表达,其启动子是分离胚乳特异性表达启动子的理想材料。本研究克隆了GluC基因启动子pGluC,生物信息学分析表明pGluC内部含有胚乳特异性表达所需要的Skn-1 motif和ACGT-box元件。将pGluC启动子和7个5'端缺失启动子片段构建到pGPTV-GUS载体上,转化水稻愈伤组织,进行组织化学染色和GUS酶活分析。结果表明：全长及截短的-1 911、-1 611、-1 311 bp启动子均能驱动GUS基因在水稻种子胚乳中高效稳定表达。-999、-451、-203、-102 bp启动子失去了胚乳表达特异性,在根、茎或者叶中也检测到GUS表达。该结果为实现外源目的基因在水稻胚乳中特异高效表达提供了理论依据。