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。     

甘蔗ScMOC1基因启动子的克隆与瞬时表达分析

MOC1属于植物特有的GRAS家族蛋白基因,是调控植物腋芽形成发育的关键基因。启动子对基因转录效率起直接调控作用,其功能分析可以精确定位基因的表达部位、发育阶段和调控机制,克隆甘蔗腋芽形成发育关键基因ScMOC1的启动子序列,研究其功能对该基因表达调控机制具有重要意义。本研究以我国主栽甘蔗品种新台糖22号(ROC22)的基因组DNA为模板,通过基因组步移和巢式PCR技术克隆到ScMOC1起始密码子ATG上游1874 bp的启动子序列。PlantCARE在线分析预测表明,该序列包含多个真核生物启动子必需的核心元件TATA-box、CAAT-box以及与光响应、激素响应和分生组织表达等相关的顺式作用元件,推测ScMOC1启动子可通过激素诱导调控ScMOC1表达,且该启动子可能通过分生组织表达顺式调控元件CAT-box参与ScMOC1对甘蔗分蘖的调控。将获得的启动子序列替换pBI121质粒中的CaMV35S启动子驱动下游GUS基因表达进行活性分析,结果表明:本研究克隆的启动子片段能驱动GUS基因在甘蔗嫩叶中瞬时表达。5′缺失分析表明该启动子的基础启动子序列在起始密码子ATG上游350～500 bp之间。该结果为后续ScMOC1的调控机制研究奠定了良好的基础。     

水稻胚乳特异性启动子的克隆及序列分析

目的:克隆获得水稻胚乳特异表达启动子pGluB-1。方法:采用PCR方法从水稻"台粳9号"基因组DNA中扩增出pGluB-1启动子序列,并克隆至pMD20-T载体上,酶切鉴定后进行测序并对测序结果进行生物信息学分析。结果:获得大小为1 353bp的pGluB-1启动子序列,该序列与已报道序列的同源性为97%。启动子功能预测及顺式作用元件分析表晨所克隆的启动子序列含有ACGT基序、AACA基序、GCN4基序和醇溶蛋白框等胚乳特异表达必需的调控元件,其序列差异可能是由于不同品种个体差异及多态性的影响。结论:成功克隆出pGluB-1启动子,为实现外源目的基因在水稻胚乳中特异性表达奠定了实验基础。     

β乳球蛋白基因（βlg）的表达调控及其应用

β乳球蛋白（BLG）是反刍动物乳汁中的主要乳清蛋白,BLG表达受到βlg核心启动子,LCR,MAR等顺式作用元件和激素,转录因子等反式作用因子的调控,利用βlg启动子已在乳腺成功表达外源基因,但乳腺组织特异性表达外源基因时尚存在异位表达,差异表达,表达水平低和表达受位置效应影响等问题,构建表达载体时充分考虑βlg启动子和远端调控元件,有可能使上源基因获得,高效,特异的表达。     

不同调控序列控制下的GUS基因在水稻和毛白杨愈伤组织中的瞬时表达

用CaMV35S启动子、玉米Ubil启动子、TMVΩ增强子(Ω序列)以及拟南芥18S rRNA基因同源序列构建的6种GUS基因表达载体分别转化水稻和毛白杨愈伤组织,研究不同调控序列对外源基因表达的调控作用.结果表明:(1)在水稻中,以独立Ubil启动子驱动下的GUS基因表达水平为最高,CaMV35S启动子附加18SrRNA基因同源序列调控下的GUS基因为最低.而在毛白杨中,则呈相反趋势;(2)在水稻中,CaMV35S-Ubil复合启动子的表达活性比独立CaMV35S启动子提高了近1.5倍.而在毛白杨中,前者比后者的低;(3)Ubil启动子附加Ω序列,使GUS基因在毛白杨中的表达水平提高一倍以上.但CaMV35S-Ubil复合启动子附加Ω序列,对GUS基因在毛白杨及水稻愈伤组织中的表达活性均没有明显的增强作用.     

油葵种子特异启动子Ha ds10 G1的克隆及功能鉴定

从油葵中克隆得到LEA蛋白基因家族Ha ds10 G1基因的启动子序列,并对其进行功能分析。利用PCR技术从油葵品种"矮大头"基因组DNA中分离Ha ds10 G1基因上游的调控序列,将其与GUS基因融合,构建种子特异性表达载体p BI121-PHa ds10,通过根癌农杆菌介导法转化烟草(Nicotiana tabacum)NC89,对再生植株进行PCR、RT-PCR和GUS组织化学分析,以检测GUS基因在转基因烟草中的表达情况。结果表明,油葵Ha ds10 G1基因启动子长度为1 417 bp,与已报道的向日葵Ha ds10G1基因启动子序列同源性为89.42%。作用元件分析发现该区域除了具有启动子核心调控序列外,还含有多个与组织特异性、激素、逆境等表达相关的顺式作用元件,如RY重复元件、ABRE元件、TC-rich元件等。转基因植株的PCR结果显示,成功地获得了转基因阳性植株;GUS活性检测表明,该启动子序列仅能够驱动GUS基因在烟草种子表达,而在根、茎、叶等组织中均未检测到GUS基因表达。因此,油葵LEA蛋白基因家族Ha ds10 G1基因上游1 417 bp片段具有种子特异性启动子功能。研究结果为油葵等油料作物的油脂遗传改良提供组织特异性启动子。     

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。     

拟南芥甲基结合蛋白基因AtMBP11启动子在种子形成和萌发中的功能鉴定

为研究拟南芥甲基结合蛋白基因AtMBP11在种子形成和萌发过程中的调控模式,克隆拟南芥AtMBP11启动子,将其替换植物表达载体pBI121的35S启动子序列,转入拟南芥基因组中.转基因拟南芥后代卡那霉素抗性发生分离,选取具有3∶1分离比的后代自交,产生纯合的具有单拷贝插入的后代.转基因后代GUS染色结果表明,新克隆的MBP启动子控制基因在种子、花药和花粉中高效表达.通过对AtMBP11核心启动子缺失分析表明,G-box元件是主要功能元件.     

乳链菌素生物合成基因启动子的结构、功能与应用研究

乳酸乳球菌 (Lactococcuslactis)中的乳链菌素 (Nisin)的生物合成由含 1 1个基因的基因簇nisA(或Z)BTCIPRKFEG控制。在这个基因簇共有 3个启动子 :nisA启动子 ,nisF启动子和nisR启动子 ,科学家已经克隆了它们并对其结构与功能进行了研究 .nisR启动子是组成型表达的 ,而nisA/nisF启动子由应答调控蛋白NisR和组氨酸激酶NisK所组成的双组分调控系统调控表达 :NisK接受外源nisin信号 ,自身磷酸化后将磷酸基团递给NisR ,NisR激活nisA/nisF启动子 ,进行下游基因的转录。利用这种特点 ,开发出了能在革兰氏阳性菌中可诱导表达的质粒载体 ,包括单质粒载体系统和双质粒载体系统 ,它们在理论及应用研究上具有很大的价值。     

大豆脂肪氧化酶-3基因(Lox3)启动子的克隆及其瞬时表达分析

利用PCR技术从大豆基因组DNA中分离脂肪氧化酶-3基因启动子片段Lox3p。PLACE在线启动子预测工具分析表明:序列中含有多种典型的种子及胚特异性表达元件。将克隆得到的Lox3p片段替换pCAMBIA1301中的CaMV35S启动子,构建表达载体pCAM-Lox3p。通过农杆菌介导法在大豆种子中进行瞬时表达,GUS组织化学染色及荧光测定都显示出Lox3p驱动GUS基因表达的强度高于CaMV35S启动子。结果表明,该Lox3p启动子片段具备一定的胚特异表达特性,为探明大豆脂肪氧化酶-3基因启动子胚特异表达调控序列及其调控机制的研究奠定基础。     

拟南芥干旱诱导型启动子RD29A驱动花生AhNCED1基因双元表达载体的构建

从拟南芥基因组中克隆RD29A基因5'-侧翼520bp启动子区域序列,生物信息学分析表明,该启动子片段中存在脱水胁迫响应元件(DRE)、ABA响应元件(ABRE)、TATA-box、CAAT-box等顺式作用元件。构建了干旱诱导型启动子AtRD29Ap驱动花生AhNCED1基因的植物双元表达载体pAtRD29Ap::AhNCED1。     

Geminivirus vectors for high-level expression of foreign proteins in plant cells

Bean yellow dwarf virus (BeYDV) is a monopartite geminivirus that can infect dicotyledonous plants. We have developed a high-level expression system that utilizes elements of the replication machinery of this single-stranded DNA virus. The replication initiator protein (Rep) mediates release and replication of a replicon from a DNA construct ("LSL vector") that contains an expression cassette for a gene of interest flanked by cis-acting elements of the virus. We used tobacco NT1 cells and biolistic delivery of plasmid DNA for evaluation of replication and expression of reporter genes contained within an LSL vector. By codelivery of a GUS reporter-LSL vector and a Rep-supplying vector, we obtained up to 40-fold increase in expression levels compared to delivery of the reporter-LSL vectors alone. High-copy replication of the LSL vector was correlated with enhanced expression of GUS. Rep expression using a whole BeYDV clone, a cauliflower mosaic virus 35S promoter driving either genomic rep or an intron-deleted rep gene, or 35S-rep contained in the LSL vector all achieved efficient replication and enhancement of GUS expression. We anticipate that this system can be adapted for use in transgenic plants or plant cell cultures with appropriately regulated expression of Rep, with the potential to greatly increase yield of recombinant proteins.     

An Improved pPZP Vector for Agrobacterium-mediated Plant Transformation

We report a new and improved pPZP vector (pPZP3425) for efficient plant transformation. This vector is derived from the widely used pPZP100 series of binary Agrobacterium vectors. One disadvantage of these vectors is the use of chloramphenicol resistance for selection in Escherichia coli and Agrobacteria. We have therefore included a kanamycin resistance gene for selection in Agrobacterium. Furthermore, the strong 35S CaMV promoter driving the plant resistance gene has been replaced by the weaker nos promoter because it has been shown that the 35S promoter driving the plant resistance marker can lead to ectopic expression of the transgene. During replacement of the 35S promoter, the NcoI site within the plant resistance gene has been removed, and NcoI can now be used for cloning purposes within the expression cassette which consists of an intron-containing gus gene driven by a strong constitutive promoter (35S promoter with doubled enhancer plus omega-element as translational enhancer). Thus, a single vector can conveniently be used for two purposes: (1) for overexpression of proteins by replacing the gus gene by the coding sequence of choice and (2) for creation of promoter:gus fusions by substituting the constitutive promoter by any other promoter. We demonstrate the usefulness of this vector for cloning a promoter:gus fusion and in planta transformation of Arabidopsis.     

菊花CmDFR与CmANS基因启动子序列克隆与瞬时表达分析

DFR和ANS是花青素合成途径下游两个关键的结构基因,其不仅决定花青素苷最终结构及其呈色,还在花器官中特异性表达,研究其启动子区域对花色改良的分子育种具有重要参考价值.利用接头染色体步移法( genome walking),从菊花的叶片基因组DNA中克隆到了2个DFR基因同源序列CmDFR的启动子片段,1个ANS基因同源序列CmANS的启动子片段.生物信息学软件分析结果显示,这3个启动子片段除了含有多个TATA-box、CAAT-box等基本的启动子元件,还含有很多与MYB转录因子相结合的元件,以及G-box等参与光响应的顺式作用元件.利用双酶切方法,将克隆到的启动子片段替换栽体pB1121上的35S启动子,将新构建的植物表达栽体转入农杆菌中,采用叶盘法侵染菊花叶片和花瓣进行瞬时表达研究.结果表明,这3个启动子片段均具有驱动下游报告基因表达的功能.因此,可以开发成菊花分子育种的有效基因构件.     

毛白杨PtSEP2基因启动子克隆和瞬时表达特性分析

利用PCR技术从毛白杨基因组DNA中扩增获得花器官发育相关的SEPALLATA2类似基因PtSEP25′侧翼约2.3kb的一段序列,经PlantCARE序列分析表明,该序列中含有启动子特征的保守序列及多种光应答元件,初步推测其为PtSEP2基因启动子.进一步以GUS为报告基因,构建了pPtSEP2 promoter::...     

含VHb基因和GFMcryIA基因的双价基因植物高效表达载体的构建

将人工合成的、密码子优化后的透明颤菌血红蛋白基因与人工合成的GFMcryIA基因构建成双价基因植物高效表达载体PGBI4ASVHBBt,vgbM基因表达盒中含2个增强子的35S启动子、Ω前导序列、Kozak序列、多联终止密码子及Nos终止子;Bt基因表达盒中,除含有以上提高转录和翻译的调控元件外,还包含有正确切割、加工序列、Poly(A)信号序列。利用根癌农杆菌介导转化烟草,获得了转基因植株;PCR及Southern blot检测,证实了双价基因在烟草基因组中的整合;Western blot检测证实了vgbM基因在转基因烟草中的表达;杀虫实验表明GFMcryIA基因也表达出活性毒蛋白。     

小桐子低温诱导型启动子JcDnaJ20p的克隆及烟草转化功能鉴定

低温转录组数据显示,DnaJ20是小桐子低温诱导基因。为鉴定该基因启动子的低温诱导活性,基于PCR技术从小桐子叶片基因组DNA中克隆到DnaJ20基因(JcDna20)启动子序列,命名为JcDnaJ20p,利用重组技术构建了JcDnaJ20p启动子驱动GUS标记基因的植物双元表达载体pCambia1381Z-JcDnaJ20p-GUS,并通过农杆菌介导转化烟草进行功能解析。结果表明,克隆的小桐子DnaJ20基因启动子序列长度2023 bp,序列分析显示该启动子中具有真核生物典型的核心启动子区元件TATAbox和CAAT-box,另外,还鉴定到激素如脱落酸、赤霉素响应元件与植物抗逆性相关如低温、干旱胁迫响应元件。以转化空质粒pCambia1381Z-GUS与35S启动子驱动pCambia1381Z-35S-GUS的烟草为对照,对转化pCambia1381Z-JcDnaJ20p-GUS的烟草叶片分别进行15、4℃低温处理24 h,通过GUS组织化学染色表明,JcDnaJ20p在低温处理下能够提高GUS基因的表达量,具有低温诱导启动子活性。     

Temporal and spatial expression analysis of gamma kafirin promoter from Sorghum (Sorghum bicolor L. moench) var. M 35-1

Different cis acting elements of gamma kafirin gene from Sorghum bicolor var. M 35-1 were amplified and cloned using different combination of the primers. The amplified promoter was replaced with CaMV35S promoter of vector pCMBIA-1304 and resultant vector contained beta-glucuronidase (gus) gene under the control of amplified gamma-kafirin promoter. The resulting fusants were then transformed in to different explants of sorghum via particle bombardment. The regulation of uid gene expression was analyzed to find out the minimum required 5' regulatory sequence and cis acting elements for the efficient expression. However no gus expression was detected in leaves of micropropagated plants, scutellum and calli at any stage of growth. The expression of gus, with pKaf gus-P4 gene construct, was detected in immature embryos and endosperm 20 days after pollination (DAP). The result suggest that at least three motifs (two GCN4 and one prolamin box) besides TATA and CATC boxes are required for the efficient expression of the kafirin gene of sorghum. The study shows that PCR based isolation of different motifs and regions can be used as an alternate to deletion analysis for observing the role of various motifs and their importance in the gene expression and regulation.     

Functional analysis of a reproductive organ predominant expressing promoter in cotton plants

The successful development and application of transgenic Bt cotton is a milestone of cotton produc-tion in China[1]. However, the CaMV35s promoter is commonly used for driving Bt gene expression in transgenic cotton plants. During infection, the CaMV35S promoter can direct the synthesis of 35RNA [2]. From the aspect of bio-security, it would be more secure and compatible if the promoter of cot-ton plants could be utilized for transgene expression[3]. In addition, studies showed that unde…