植物抗病相关启动子及其研究进展

启动子是调控基因表达的重要顺式元件。植物抗病相关启动子的调控特性研究、分离及其应用对于提高植物抗病性极其关键。本文综述了植物基因启动子的基本结构、克隆方法,着重介绍了组成型、组织特异型、天然与人工合成的病原诱导型启动子的研究进展,及其在植物抗病基因工程中的应用现状和存在问题,并展望了植物抗病相关启动子的应用前景。     

高等植物胁迫诱导型启动子的研究进展

逆境胁迫严重影响植物生长发育,降低作物产量。目前在植物抗逆基因工程中,大多使用组成型启动子驱动目的基因表达,组成型启动子的表达虽然能提高转基因植株的抗逆性,但持续过量地表达转化的外源基因有时会阻碍植物的生长且降低其产量。因此,诱导型启动子的研究具有重要的应用价值。该文对近年来植物在逆境胁迫处理下,一些诱导型启动子的种类和功能,可能具有的顺式作用元件,反式作用因子及其研究方法进行了综述。     

植物逆境相关启动子及功能

启动子是调控基因表达的重要顺式元件, 在植物基因表达调控过程中起着重要作用。目前植物抗逆基因工程中, 人们大多使用组成型表达启动子驱动目的基因的表达。组成型表达启动子虽然能提高转基因植株的抗逆性, 但是其持续过量地表达转化的外源基因会阻碍植物的生长且减少其产量。因此, 只在胁迫条件下才会驱动外源基因表达的诱导型启动子的研究显得尤其重要, 已成为目前研究的热点。文章综述了受非生物逆境和生物逆境胁迫诱导的植物基因启动子的种类和功能, 并展望了植物逆境诱导启动子的研究方向和前景。     

高等植物启动子的研究进展

从高等植物启动子的基本结构、启动子克隆方法入手,着重介绍了组成型、组织特异性及诱导型启动子的研究进展及其在植物基因工程方面的应用情况,提出了植物启动子研究中存在的问题与展望。     

植物基因启动子研究进展

综述了植物基因启动子的核心结构与功能、植物基因启动子的种类：异源组成型启动子(CaMV35S、MMV)和从植物自身克隆的组成型启动子(PTSB1和PPHYB),以及植物中通过按物理因素(温、光、旱、热等)、化学因素(离子、有机物、激素等)和生物因素(病菌、组织器官、发育阶段等)诱导表达的一些启动子,发育时期特异的启动子、器官特异的启动子(根、茎、叶等)和植物中应用的人工双向启动子的研究进展和应用前景。     

植物启动子的化学因素诱导元件

启动子是位于结构基因5'端上游区域调控基因转录的一段DNA序列。已在植物启动子中鉴定出许多与诱导表达相关的顺式作用元件,这些元件对各种物理、化学刺激做出反应,调控基因表达。文章从化学因素诱导表达启动子入手,介绍植物表达启动子中激素、伤害、NaCl诱导顺式作用元件研究的进展。     

病原物诱导型植物启动子的研究方法

植物启动子是控制基因转录的DNA序列之一,按其表达方法可分为组成型(或非特异性)表达和诱导型(或特异性)表达启动子两种类型.当受到病原物侵染时,植物通常通过诱导型启动子中的W-box、RAV1 AAT和WRKY等元件/位点、调控下游基因的表达,作出相应的应答反应.近年来,通过计算机预测与试验测定方法的有效结合,发掘和鉴定出了一些病原物诱导型启动子,并进行了调控功能的解析.此外,在通过转基因方法改良植物抗病性的途径中,利用病原物诱导型启动子可以实现对抗病功能相关基因表达的精准控制,避免由组成型启动子持续驱动基因表达、对植株本身带来的负效应.结合本室对水稻启动子OsBTF3-p的研究结果,重点对近年来国内外有关病原物诱导型启动子及其调控元件/位点的研究方法和应用进展作一综述.     

种子特异性启动子研究进展

植物的种子,尤其是油料和谷类作物的种子与人类的生产生活关系非常密切,因此,也成为植物基因工程中进行改良的重要目标材料。转化的外源基因在植物受体组织中能否正确、高效并按照人们的意愿特异地表达是人们非常关注的问题。启动子驱使外源基因在受体植株中启动转录是外源基因能够表达的必要条件。目前人们所广泛研究的种子特异性启动子基本上属于Ⅱ类启动子,它可以驱使外源基因在植物的种子中特异表达,按照人们的意愿改进植物代谢途径,提高种子中营养物质含量等。种子特异性启动子的结构符合Ⅱ类启动子的特点,具有基本启动子、起始子和上游元件。它区别于其它类型启动子的一个显著特点是上游存在一些特异的调控元件与调控种子特异性基因的特异表达有关。本文综述了高等植物种子特异性启动子的结构及其在植物基因工程中的最新研究进展。对这类启动子的结构和功能元件的了解,有助于人们更加深入地理解高等植物基因表达调控机制,提高人们对植物种子发育过程及有机物在种子中积累机制的认识,而且可以为植物基因工程中生物反应器的研究提供有应用价值的启动子元件。     

种子特异性启动子研究进展

植物的种子,尤其是油料和谷类作物的种子与人类的生产生活关系非常密切,因此,也成为植物基因工程中进行改良的重要目标材料。转化的外源基因在植物受体组织中能否正确、高效并按照人们的意愿特异地表达是人们非常关注的问题。启动子驱使外源基因在受体植株中启动转录是外源基因能够表达的必要条件。目前人们所广泛研究的种子特异性启动子基本上属于II类启动子,它可以驱使外源基因在植物的种子中特异表达,按照人们的意愿改进植物代谢途径,提高种子中营养物质含量等。种子特异性启动子的结构符合II类启动子的特点,具有基本启动子、起始子和上游元件。它区别于其它类型启动子的一个 显著特点是上游存在一些特异的调控元件与调控种子特异性基因的特异表达有关。本文综述了高等植物种子特异性启动子的结构及其在植物基因工程中的最新研究进展。对这类启动子的结构和功能元件的了解,有助于人们更加深入地理解高等植物基因表达调控机制,提高人们对植物种子发育过程及有机物在种子中积累机制的认识,而且可以为植物基因工程中生物反应器的研究提供有应用价值的启动子元件。     

人工合成根特异启动子SRSP的功能分析

根负责吸收水分和养分,是重要的植物组织,但易受生物及非生物胁迫,影响作物的生长发育和产量。设计合成根特异启动子,可为与胁迫相关的抗性基因在作物根部的功能研究及高效表达提供候选启动子。文中将4拷贝的根特异性顺式作用元件(OSE1ROOTNODULE、OSE2ROOTNODULE、SP8BFIBSP8AIB和ROOTMOTIFAPOX1)以串联排列方式设计合成了一个根特异性模块(pro-SRS),并与来自CaMV35S启动子的最小启动子融合,合成一个人工合成启动子SRSP。通过替换CaMV35S启动子将SRSP启动子克隆到pCAMBIA2300.1中以驱动GUS表达。将携带SRSP启动子的构建体通过农杆菌介导的方法转化到烟草中。GUS组织化学染色分析和实时PCR (RT-PCR)分析显示SRSP启动子在转基因烟草中赋予根特异性表达。说明顺式作用元件重复排列可实现启动子预期功能,本研究为理性设计植物组织特异启动子奠定了理论基础。     

Novel and useful properties of a chimeric plant promoter combining CaMV 35S and MAS elements

The CaMV 35S and Ti plasmid mannopine synthetase (mas) promoters are commonly used by plant genetic engineers. To combine their useful properties, we constructed hybrid promoters incorporating elements from both. These promoters were spliced to the beta-glucuronidase reporter gene and introduced into tobacco and tomato plants by Agrobacterium cocultivation. T1 and T2 transgenic plant populations transformed with different constructs were assayed for the marker enzyme. Comparisons were made based on the range of expression levels found for each promoter construct. We found that a hybrid promoter incorporating the mas region from +65 to -301 and the 35S enhancer region from -90 to -941 had new and interesting properties. This promoter, called Mac, expressed gus at a level three to five times that expressed by a double 35S promoter in the leaves, and 10 to 15 times in hypocotyls and roots. The Mac promoter, however, showed only marginal wound inducibility. Five- to seven-fold wound induction required the presence of the region from -301 to -613 of mas. Reiteration of the 35S enhancer region, from -90 to -430, behind the 35S TATA box region or the mas +65 to -301 region had a smaller effect on expression, ranging from equal to twice the level of the single enhancer control.     

绿色杜氏藻不同β-胡萝卜素羟化酶基因家族胁迫应答模式研究

β-胡萝卜素羟化酶(β-carotenoid hydroxylase, CHYB)是植物类胡萝卜素生物合成途径中的一个重要限速酶。本研究对绿色杜氏藻转录组测序数据进行分析,获得2条β-胡萝卜素羟化酶家族基因chyb1和chyb2。采用染色体步移法分别克隆并获得了绿色杜氏藻chyb1和chyb2基因的启动子序列,全长分别为1080 bp(GenBank登录号：KY012338)和1155 bp (GenBank登录号：KY012339)。利用Plantcare软件分析两个启动子的顺式作用元件,结果表明绿色杜氏藻chyb1基因启动子含有与甲基茉莉酸、花生四烯酸、水杨酸等非生物胁迫相关的顺式作用元件,而绿色杜氏藻chyb2基因启动子含有与光照相关的顺式作用元件。通过qRT-PCR分析了绿色杜氏藻CHYB基因家族在不同胁迫下的基因表达水平,结果表明该基因家族的基因表达水平与启动子调控相关,且不同的家族基因应答不同的胁迫。     

韧皮部特异性启动子研究概述

韧皮部特异性启动子可驱动其下游基因在植物的韧皮部特异性表达,通过将几种韧皮部特异性启动子的序列进行比较,发现这类启动子在结构上存在可能与组织特异性有关的保守基序。对这类启动子的结构与功能的研究将有助于提高人们对植物维管组织分化及有机物质运输机制的了解,而且也会为植物抗病虫基因工程的研究提供有应用价值的启动子元件。就韧皮部特异性启动子的结构特点、分类及应用进行了概述。     

昆虫种群遗传控制技术中启动子的研究

利用昆虫遗传转化技术对害虫进行遗传控制是害虫防治研究的新方向,该技术具有物种特异、防效高且对环境友好的特点。启动子是基因表达调控的重要元件,选择合适的启动子是外源基因高效、准确表达的关键,对获得高效、稳定的遗传修饰昆虫品系至关重要。本文简要介绍了昆虫基因启动子的结构特征,重点描述了昆虫种群遗传防治中组成型启动子、性别和组织特异型启动子、特定发育时期启动子和诱导型启动子的研究和应用概况,并对这几类启动子在害虫遗传控制中的应用前景进行了展望。     

特异性启动子在植物基因工程中的应用

选择特异性启动子构建植物表达载体,是实现基因表达三维调控的重要策略,并已应用于植物品质改良基因工程、抗性基因工程及植物生物反应器等领域。文章综述了特异性启动子的结构、类型、研究方法及在植物基因工程研究中的应用进展和发展前景。     

肌肉特异性基因启动子的上游转录调控元件研究进展

真核生物启动子位于基因5’端上游转录起始位点附近,是包含核心启动子以及上游转录调控元件的一段DNA序列,这些转录调控元件控制着基因表达的强度和特异性。肌肉特异性启动子的上游调控元件种类、数量和排列顺序决定着基因在肌肉中的特异性表达。深入研究肌肉启动子的上游调控元件,可以进一步了解肌肉基因表达机制,从而为肌肉性状的改良、增殖分化的机理和疾病的基因治疗等研究提供重要依据。该文回顾了近年来肌肉特异性启动子研究领域中的新发现,包括肌肉特异性启动子转录调控元件的分子机制、建立人工合成肌肉启动子的方法及应用,并探讨该领域中急需解决的问题和发展前景。