一种新的用于删除选择标记基因的Cre/lox系统

设计了一种新的诱导型Cre/lox系统,并在转基因烟草(Nicotianatabacum L.)中进行了验证.在诱导剂的作用下,位于同向lox位点之间的选择标记基因(hpt)和重组酶基因(Cre)在烟草愈伤组织中被删除.在该系统中,Cre基因在玉米乙酰苯胺类化合物诱导启动子(In5-2)的控制下表达.对转基因后代的分子检测结果表明,不论是否加入了诱导剂,目的基因(gus)均被整合到烟草基因组中;在诱导剂处理的48株转基因烟草To代中,45株的hpt基因被删除了.该系统只使用一个载体,克服了二次转化系统带来的问题.     

Cre/lox介导剔除转双价抗虫sck+cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料的选择标记基因

Cre/lox系统通过其Cre重组酶对lox序列进行切割和重新连接,介导lox序列发生特异性重组.利用重组报告基因系统Pactin-lox-hpt-lox-gusA,对Cre/lox系统在水稻(Oryzasativa L.)中介导转基因的剔除进行了研究.Pactin-lox-hpt-lox-gusA系统中选择标记hpt基因侧翼含两个同向lox位点,并位于水稻actinl启动子和gusA基因之间.当hpt在Cre酶作用下被剔除时,actinl启动子可以和gusA基因融合在一起从而驱动GUS表达.通过农杆菌介导获得了分别转cre基因、Pactin-lox-hpt-lox-gusA结构和双价抗虫基因lox-hpt-lox-sck-cryIAc结构的水稻.利用有性杂交方法将cre基因导入到转化lox结构的植株中.在4个转Pactin-lox-hpt-lox-gusA T0植株×转cre T0植株所配组合的30个杂交F1植株中,12个植株表达GUS活性,9个表现潮霉素敏感,表明hpt基因被剔除.研究进一步通过Cre/lox介导剔除转双价抗虫sck cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料基因组中的选择标记hpt基因.在9个转lox-hpt-lox-sck-cryIAcT2代纯合植株×转creT2代纯合植株所配组合的77个杂交F1植株中,56个植株表现潮霉素敏感.分子分析证实在这些对潮霉素敏感的植株中hpt基因已经被剔除.     

Cre／lox介导剔除转双价抗虫sck＋cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料的选择标记基因

Cre/lox系统通过其Cre重组酶对lox序列进行切割和重新连接,介导lox序列发生特异性重组。利用重组报告基因系统Pactin-lox-hpt-lox-gusA,对Cre/lox系统在水稻(Oryza　sativa　L.)中介导转基因的剔除进行了研究。Pactin-lox-hpt-lox-gusA系统中选择标记hpt基因侧翼含两个同向lox位点,并位于水稻actin1启动子和gusA基因之间。当hpt在Cre酶作用下被剔除时,actin1启动子可以和gusA基因融合在一起从而驱动GUS表达。通过农杆菌介导获得了分别转cre基因、Pactin-lox-hpt-lox-gusA结构和双价抗虫基因lox-hpt-lox-sck-cryIAc结构的水稻。利用有性杂交方法将cre基因导入到转化lox结构的植株中。在4个转Pactin-lox-hpt-lox-gusA　T0植株×转cre　T0植株所配组合的30个杂交F1植株中,12个植株表达GUS活性,9个表现潮霉素敏感,表明hpt基因被剔除。研究进一步通过Cre/lox介导剔除转双价抗虫sck　 cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料基因组中的选择标记hpt基因。在9个转lox-hpt-lox-sck-cryIAc　T2代纯合植株×转creT2代纯合植株所配组合的77个杂交F1植株中,　56个植株表现潮霉素敏感。分子分析证实在这些对潮霉素敏感的植株中hpt基因已经被剔除。     

利用Cre/lox重组系统建立反义基因工程雄性不育恢复系

利用Cre/lox重组系统中的Cre重组酶能特异性识别并介导两个同向lox位点之间DNA序列发生重组删除的特点,将TA29驱动下的反义豌豆卷须肌动蛋白基因置于两个同向lox位点之间并与Bar基因连锁,转化烟草Wisconsin 38后获得抗除草剂Basta的转基因植株.将Cre基因导入烟草Wisconsin 38建立雄性不育工程恢复系.反义Actin转基因植株与Cre转基因植株杂交获得F1,通过Cre重组酶将F1中的反义肌动蛋白基因表达盒删除实现育性的恢复.结果显示:来自豌豆卷须的肌动蛋白基因在Wisconsin 38烟草绒毡层中反义表达但未能导致明显的雄性不育,转基因植株在花器官形态、花粉形状、活力、结实、结籽等方面与野生型植株间无明显的差异.而获得的烟草Cre转基因工程恢复系除少量植株出现叶片褪绿、结果少等异常外,绝大多数植株形态结构及开花结果习性与野生型一致;其中3个Cre转基因工程恢复系与Actin反义肌动蛋白转基因植株TAA-3杂交后,杂交后代中的绝大多数反义肌动蛋白基因表达盒均被精确删除,表明将Cre/lox重组系统用于建立基于反义基因工程雄性不育的恢复系是可行的.     

Cre/lox位点特异重组系统在植物基因工程中的应用

Cre/lox位点特异重组系统是植物基因工程中的重要工具,利用其可以在转基因植物中对目的基因实现精确删除和定点整合。概述Cre/lox系统的基本结构及作用方式,并以基因删除和定点整合为重点,详细介绍该系统在这两方面的应用。     

Cre/lox位点特异性重组系统在高等真核生物中的研究进展

来自于P1噬菌体的Cre/lox系统通过位点特异性重组可以迅速而有效地实现各种生理环境下的基因定点插入、删除、替换和倒位等操作。Cre/lox系统作为目前基因打靶技术的核心工具,已被广泛应用于拟南芥、水稻、小鼠、果蝇、斑马鱼等高等真核模式生物。文章较为全面地介绍了Cre/lox系统的基本概况及其在高等真核生物中的应用,讨论了Cre/lox系统在研究中存在的主要问题和今后的发展方向,为利用该系统在不同高等生物中进行基因操作提供有用的参考。     

利用Cre/lox重组系统获得无选择标记的SKTI抗虫转基因烟草

将置于两个同向lox位点之间的Bar基因表达盒与大豆胰蛋白酶抑制剂SKTI基因表达盒融合后获得相应植物表达载体,转化烟草Wisconsin 38后获得对棉铃虫具有明显抗性的SKTI转基因植株。SKTI转基因植株通过叶盘二次转化法导入Cre基因,对再生植株叶盘进行Basta的抗性检测,检测Bar基因的删除情况。结果表明:绝大多数再生植株对应叶盘在含8 mg/L PPT的筛选培养基上无法再生,Bar基因被删除的效率在38%~100%之间。对Bar基因删除区域进行PCR及克隆测序后发现Bar基因表达盒被精确删除。对Bar基因删除植株开花自交获得的分离后代进行NPTⅡ抗性检测,5株NPTⅡ敏感植株分子检测显示均只含有SKTI基因而无Cre基因存在,为无选择标记基因的SKTI转基因植株。     

利用Cre/loxP系统删除转Bt基因水稻中的选择标记基因

来源于噬菌体P1的Cre/loxP位点特异性重组系统是目前在植物遗传转化中应用较多,较成熟的一个标记基因删除系统。在这个系统中,Cre酶可以特异性的识别和切割位于两个lox位点之间的标记基因,整个系统重组仅需Cre和lox识别位点即可完成而无需其它辅因子的参加。利用农杆菌介导法成功地将cre基因导入供试材料"皖粳97",得到转hpt-cre基因水稻植株;将其与先期转基因育成的携带loxp-hpt-loxp-bt基因的"皖粳97"株系进行田间杂交,通过PCR分析,Cre/loxP重组系统定向删除了潮霉素抗性筛选标记基因。     

利用热诱导的位点专一性重组系统在烟草中控制基因表达

采用热激启动子Gmhsp17.5C控制Cre定位重组酶介导的DNA删除系统.在这个系统中,在热激启动子控制下的Cre重组酶的表达导致两侧带有相同方向loxp位点的CaMV35S-GUS片段从转基因烟草(Nicotiana tabacum L.cv.W38)的基因组中删除.通过定量PCR的方法鉴定这个转基因系统,显示了这个系统的重组效率.结果显示在两个小时热激处理后转基因烟草中有41%的CaMV35S-GUS片段被删除.由于热激诱导的定点重组系统有容易操作、对热敏感和无背景表达等优点,因此有利于采用这个系统在转基因植物中进行可诱导的基因操作.     

利用热诱导的位点专一性重组系统在烟草中控制基因表达

采用热激启动子Gmhsp17．5C控制Cre定位重组酶介导的DNA删除系统。在这个系统中,在热激启动子控制下的Cre重组酶的表达导致两侧带有相同方向loxp位点的CaMV35S—GUS片段从转基因烟草(Nicotiana tabacum L.cv.W38)的基因组中删除。通过定量PCR的方法鉴定这个转基因系统,显示了这个系统的重组效率。结果显示在两个小时热激处理后转基因烟草中有41％的CaMV35S—Gus片段被删除。由于热激诱导的定点重组系统有容易操作、对热敏感和无背景表达等优点,因此有利于采用这个系统在转基因植物中进行可诱导的基因操作。     

Cre/<Emphasis Type="Italic">lox</Emphasis> system to develop selectable marker free transgenic tobacco plants conferring resistance against sap sucking homopteran insect

A binary expression vector was constructed containing the insecticidal gene Allium sativum leaf agglutinin (ASAL), and a selectable nptII marker gene cassette, flanked by lox sites. Similarly, another binary vector was developed with the chimeric cre gene construct. Transformed tobacco plants were generated with these two independent vectors. Each of the T(0) lox plants was crossed with T(0) Cre plants. PCR analyses followed by the sequencing of the target T-DNA part of the hybrid T(1) plants demonstrated the excision of the nptII gene in highly precised manner in certain percentage of the T(1) hybrid lines. The frequency of such marker gene excision was calculated to be 19.2% in the hybrids. Marker free plants were able to express ASAL efficiently and reduce the survivability of Myzus persiceae, the deadly pest of tobacco significantly, compared to the control tobacco plants. Results of PCR and Southern blot analyses of some of the T(2) plants detected the absence of cre as well as nptII genes. Thus, the crossing strategy involving Cre/lox system for the excision of marker genes appears to be very effective and easy to execute. Documentation of such marker excision phenomenon in the transgenic plants expressing the important insecticidal protein for the first time has a great significance from agricultural and biotechnological points of view.     

Cre/lox位点特异重组系统在转基因植物中的应用

位点特异重组系统由重组酶和相应的重组酶识别位点组成,通过两者间的相互作用,实现外源基因精确整合与切除等一系列遗传操作.主要可分为Cre/lox系统、FLP/frt系统、R/RS系统和Gin/gix系统.目前,研究最充分应用最广泛的位点特异重组系统为Cre/lox系统.此系统为位点特异重组系统家族中的一员,由38.5kDCre重组酶和34bplox位点组成,最早被应用于动物转基因研究,包括基因敲除、基因激活、基因易位等.近年来,随着研究的深入,Cre/lox系统被逐步应用到植物研究中,并在诸多领域取得重大进展.本文总结归纳了Cre/lox系统在定点整合、定点切除以及叶绿体转化等方面的最新研究成果,旨在为利用Cre/lox系统构建环境安全和高效表达的植物遗传转化体系提供参考.     

Cre/ lox site-specific recombination controls the excision of a transgene from the rice genome

The Cre/lox site-specific recombination controls the excision of a target DNA segment by recombination between two lox sites flanking it, mediated by the Cre recombinase. We have studied the functional expression of the Cre/lox system to excise a transgene from the rice genome. We developed transgenic plants carrying the target gene, hygromycin phosphotransferase (hpt) flanked by two lox sites and transgenic plants harboring the Cre gene. Each lox plant was crossed with each Cre plant reciprocally. In the Cre/lox hybrid plants, the Cre recombinase mediates recombination between two lox sites, resulting in excision of the hpt gene. The recombination event could be detected because it places the CaMV 35S promoter of the hpt gene adjacent to a promoterless gusA gene; as a result the gusA gene is activated and its expression could be visualized. In 73 Cre/lox hybrid plants from various crosses of T0 transgenic plants, 19 expressed GUS, and in 132 Cre/lox hybrid plants from crosses of T2 transgenic plants, 77 showed GUS expression. Molecular data proved the excision event occurred in all the GUS⁺ plants. Recombination occurred with high efficiency at the early germinal stage, or randomly during somatic development stages. Received. 2 April 2001 / Accepted: 29 June 2001     

用绿色荧光蛋白监测转基因植物中选择标记基因的消除

绿色荧光蛋白(GFP)可直接进行活体观察,它的这个优点可被用于监测转基因植物中选择标记基因的消除。为此,构建了植物表达载体pGNG,将绿色荧光蛋白基因(gfp)和卡那霉素抗性基因表达盒(NosP-nptll-NosT)一起克隆在两个同向的lox位点间,在第一个lox位点上游置有CaMV 35S启动子以驱动GFP表达,第二个lox位点下游置有不含启动子的大肠杆菌β-葡萄糖醛酸酶(GUS)基因。首先在含卡那霉素(Kan)的培养基上筛选出转pGNG的烟草,借助绿色荧光可容易地检出表达GFP的转化体。然后用另一转化载体pCambia1300Cre二次转化表达GFP的转基因植物,利用另一选择标记基因潮霉素抗性基因(hpt)进行筛选,在获得的再生植株中,Cre重组酶的表达消除了转化体中两lox位点间的gfp和nptll。实验结果表明可借助GFP荧光的消失,快速选出nptII被消除的二次转化体,同时GUS(作为目的蛋白) 在CaMV 35S启动子驱动下获得表达。最后利用后代的分离将hpt和cre除去。     

Temporal and tight hepatitis C virus gene activation in cultured human hepatoma cells mediated by a cell-permeable Cre recombinase

Hepatitis C virus (HCV) is not infectious in vivo exceptfor primates, so the proper HCV culture system andinbred animal model are difficult to set up, which has ham-pered detailed analysis on viral life cycle and pathogenesisof HCV infection [1,2]. Hepati…