甘蓝型油菜BnGOLS1基因启动子的克隆、序列分析及瞬时表达

以甘蓝型油菜‘德油五号’基因组DNA为模板,通过反向PCR扩增得到肌醇半乳糖苷合成酶基因（BnGOLS1）启动子片段,长度为827bp。PLACE和PlantCARE启动子预测工具分析表明：序列中含有TATA-Box、CAAT-Box等基本转录元件,以及ABRE、DRE、HSE、w-Box等顺式作用元件。将克隆得到的BnGOLS1启动子取代pBI121中的CaMV35S启动子,构建BnGOLS1启动子控制报告基因的GUS表达载体pBI-GS-GUS,通过农杆菌介导的方法在油菜组织中进行瞬时表达。GUS染色结果表明BnGOLS1启动子可以驱动GUS基因在油菜组织中的表达。     

Plant Regeneration from Petiole Protoplasts of Brassica napus

Two cultivars of Brassica napus, Altex and Canadian twins, were used as materials. Protoplasts isolated from petioles of plants grown in vitro were cultured in Nitsch medium supplemented with 0.5mg/L BA, 0.5mg/L NAA, lmg/L 2,4-D, 100mg/L serine, 800mg/L glutamine, 4% sucrose and 0.4mol/L mannitol. After 2 days of culture, the first division was observed. The division frequency estimated after 10 days of culture was 30-60%. One week after transferring onto MS medium containing 6mg/L GA3. and 3mg/L BA, protoplast-derived calli regenerated into shoots. The regeneration frequency of the two cultivars was 24% and 31% respectively. It was found that the protoplasts isolated from petioles could float on the surface of the 3% sucrose contained solution which was very favourable both to purification, and culture of the protoplasts.     

甘蓝型油菜BcNA1基因启动子在转基因烟草中对GUS基因表达的调控

通过PCR扩增,从甘蓝型油菜（Brassica     

小麦细胞增殖核抗原基因启动子的克隆及活性分析

细胞增殖核抗原（proliferating cell nuclear antigen,PCNA）基因是DNA聚合酶δ的辅助因子,在真核细胞DNA复制及其损伤修复中发挥着重要的作用.采用高效热不对称交互PCR法（high-efficiency thermal asymmetric interlaced PCR,hiTAIL PCR）从小麦西农1 376基因组中扩增得到小麦PCNA基因启动子片段,并命名为TaPCNA启动子. PlantCARE启动子在线分析软件预测含有光应答调控元件（Box I）、脱落酸应答元件（ABRE）、花粉发育应答元件（GGTT motif,GTGA motif）及细胞周期转换结合位点（E2F-binding site）等.为了分析其启动子活性, 通过替换pBI121载体上的CaMV35S启动子,构建了TaPCNA启动子与β-葡糖醛酸酶（GUS）基因的融合表达载体,通过农杆菌介导法在烟草叶片中进行瞬时表达. GUS组织化学染色结果表明,TaPCNA基因启动子能够驱动GUS基因在烟草叶片中表达,证实了所获得的启动子序列具有启动活性.本研究通过hiTAIL-PCR法克隆得到TaPCNA基因的启动子,为深入研究该基因的功能奠定了基础.     

麻疯树MIPS基因启动子的分离及在烟草原生质体中瞬时表达活性分析

根据麻疯树MIPS基因序列,设计特异性的巢式引物,运用TAIL-PCR法两次步移得到MIPS基因5＇端侧翼序列,序列分析显示含有多个胁迫应答相关元件,如ABRE、HSE等。以该序列为基础,PCR扩增得到5个5＇端不同长度的缺失片段,分别插入pBI221载体置换CaMV35S启动子,构建的表达载体在PEG介导下转入烟草叶片原生质体进行瞬时表达,检测GUS报告基因的活性。经GUS活性荧光定量检测发现,分离到的MIPS基因侧翼序列5＇端不同缺失片段都能启动GUS报告基因表达,启动活性最高的是WQ1区（-565bp）,核心区位于-565～-449bp。在100μmol·L-1ABA诱导下启动活性增强,但不同区段的增长幅度不同。WQ1区增长幅度最大,比未处理时提高41.4%。     

甘蓝型油菜ZF-HD基因家族的鉴定与系统进化分析

ZF-HD是一类植物特有的转录因子, 在植物生长发育及胁迫响应过程中发挥重要作用。利用生物信息学方法, 在甘蓝型油菜(Brassica napus)基因组中鉴定到62个ZF-HD基因, 其中83.9%的基因缺乏内含子, 93.5%的BnZF-HD等电点大于7, 预测定位于细胞核的蛋白大多由100个以上氨基酸组成。根据进化关系可将其分为6个亚群, 在每个亚群中, 甘蓝(B. oleracea)和白菜(B. rapa)的ZF-HD基因数量相等或近似相等, 而甘蓝型油菜的ZF-HD基因数量接近或等同于甘蓝和白菜的ZF-HD基因数量之和。同一亚群的motif数量和类型高度相似。共线性分析结果显示, 全基因组三倍体化使ZF-HD基因在二倍体祖先得到扩张, 而异源多倍体化又进一步使甘蓝型油菜ZF-HD基因家族扩张。K_a/K_s值说明大多数ZF-HD基因在进化过程中受到了纯化选择。所有BnZF-HD基因都具有光响应元件, 2/3的基因具有MeJA、ABA和厌氧诱导顺式作用元件, 推测这些基因可能参与相关生物学过程。研究结果为进一步挖掘该家族基因的生物学功能奠定基础, 同时为揭示多基因家族在异源多倍体中的进化式样提供借鉴。     

应用基因芯片分析甘蓝型油菜柱头特异表达基因

以甘蓝型油菜(Brassica napus)野生型(宁油10号)及其柱头授粉功能缺失突变体FS-M1为材料,使用油菜基因表达谱芯片筛选甘蓝型油菜柱头特异表达基因。在含有16 540个基因的油菜基因表达谱芯片中(43 803探针),获得了4 410条差异表达探针,选择部分差异表达基因进行实时定量PCR,所得结果与芯片检测结果相吻合。其中,野生型较FS-M1显著上调且获得209个功能注释的探针,对应198个基因,这些特异表达的基因主要富集在水解酶、转移酶、氧化还原酶和转录因子中;涉及较大的基因家族包括:细胞色素P450基因、GDSL脂肪酶/水解酶基因、ABC转运蛋白基因、myb转录因子基因、bHLH转录因子基因、过氧化物酶家族和受体激酶基因等。推测这些基因与甘蓝型油菜柱头发育及授粉功能有关。     

油菜BnMKK4全长基因的克隆及表达分析

从‘陇油6号’油菜中克隆得到了一个新的BnMKK4基因的cDNA,全长1317bp,其中包括993bp的开放阅读框,159bp的5’非翻译区（5^1UTR）,165bp的3。非翻译区（3’UTR）。与拟南芥AtMKK4有很高的同源性,因此命名为BnMKK4（GenBank登录号JF268686）。该基因编码330个氨基酸的蛋白质,分子量36．5kDa,等电点为9．01。实时荧光定量PCR结果显示该基因表达受低温胁迫和盐胁迫的诱导,表明该基因在油菜适应低温胁迫和盐胁迫的过程中发挥作用。     

Promoter regions of the extA extensin gene from Brassica napus control activation in response to wounding and tensile stress.

To identify controlling cis acting promoter regions in the B. napus extA extensin gene, expression in transgenic tobacco of 5 –159, –433, –664, –789 and –940 bp promoter truncations linked to the uidA (B-glucuronidase) reporter coding sequence were analysed. The –159 and –433 bp truncations directed non specific expression in all cell types within the plant. An activator region which increased expression levels 10 fold in all cell types was located between –159 to –433 bp. A repressor region was found between –664 to –789 bp; removal of this region resulted in a 15 fold increase in expression. Histochemical analysis showed that transgenics containing the –664, –789 and –940 bp truncations directed expression of the fusion gene only in the phloem. A negative regulatory region located between –433 to –664 bp repressed expression in non-phloem cell types. In areas of the plant subject to tensile stress, the repression exerted by the negative regulatory region was overcome, allowing expression in all cell types. The quantitative repressor and activator regions which controlled absolute expression levels in all cell types were seperate from the negative regulatory region which controlled cell type specific expression in response to tensile stress. A wound responsive region was found to be located between –940 to –3500 bp. Thus, the extA gene is under complex control, being regulated by 4 sets of positively and negatively acting cis regions, which control wound inducibility, activation in response to tensile stress, and quantitative expression levels.     

甘蓝型油菜ZF-HD基因家族的鉴定与系统进化分析

ZF-HD是一类植物特有的转录因子, 在植物生长发育及胁迫响应过程中发挥重要作用。利用生物信息学方法, 在甘蓝型油菜(Brassica napus)基因组中鉴定到62个ZF-HD基因, 其中83.9%的基因缺乏内含子, 93.5%的BnZF-HD等电点大于7, 预测定位于细胞核的蛋白大多由100个以上氨基酸组成。根据进化关系可将其分为6个亚群, 在每个亚群中, 甘蓝(B. oleracea)和白菜(B. rapa)的ZF-HD基因数量相等或近似相等, 而甘蓝型油菜的ZF-HD基因数量接近或等同于甘蓝和白菜的ZF-HD基因数量之和。同一亚群的motif数量和类型高度相似。共线性分析结果显示, 全基因组三倍体化使ZF-HD基因在二倍体祖先得到扩张, 而异源多倍体化又进一步使甘蓝型油菜ZF-HD基因家族扩张。K_a/K_s值说明大多数ZF-HD基因在进化过程中受到了纯化选择。所有BnZF-HD基因都具有光响应元件, 2/3的基因具有MeJA、ABA和厌氧诱导顺式作用元件, 推测这些基因可能参与相关生物学过程。研究结果为进一步挖掘该家族基因的生物学功能奠定基础, 同时为揭示多基因家族在异源多倍体中的进化式样提供借鉴。     

盐角草磷酸乙醇胺N-甲基转移酶基因（SePEAMT）启动子的克隆及瞬时表达

磷酸胆碱是合成磷脂酰胆碱和甘氨酸甜菜碱的重要前体,磷酸乙醇胺N-甲基转移酶（PEAMT）是磷酸胆碱合成的关键酶。根据已知的SePEAMT cDNA5'端序列设计两个基因特异的反向引物(PP1,PP2),通过锚定PCR获得了PEAMT起始密码子上游1249bp的序列。RLM-RACE反应确定其转录起始位点A位于起始密码子上游301bp处,由此获得了948bp的SePEAMT启动子序列。PlantCARE和PLACE在线启动子预测工具分析表明：该序列除了含有启动子的基本元件TATA-box和CAAT-box外,还含有一些胁迫诱导元件（如ABRE、HSE、LTR）和花粉特异的激活元件AGAAA。构建了SePEAMT启动子与报告基因GUS 融合的表达载体pPro,并通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草,染色结果表明SePEAMT启动子可以有效地驱动GUS基因的瞬时表达。     

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。     

Isolation and characterization of a homologous to lipase gene from Brassica napus

Lipase is an important lipolytic enzyme involved in plant lipid metabolism. To analyze its function and roles during seed germination and growth, a full-length cDNA encoding a homologous to lipase gene named BnLIP1 was cloned from Brassica napus, cv. Huyou 15, by rapid amplification of cDNA ends. The BnLIP1 gene had a total length of 1318 bp, with an open reading frame of 1170 bp encoding 389 amino acid residues. Sequence analysis revealed that BnLIP1 protein belonged to the GDSL family of serine esterases/lipases. In B. napus genome, BnLIP1 is represented by several copies with the length of 1601 bp, the gene comprises five exons and four introns. RT-PCR analysis indicated that BnLIP1 showed no tissue-specific expression during reproductive growth and is strongly expressed during seed germination. No expression could be detected until three days after germination, and its peak was registered at the fifth day after germination. In conclusion, BnLIP1-encoded protein is predicted to be a lipolytic enzyme widely expressed at various stages of oilseed rape germination and development. Published in Russian in Fiziologiya Rastenii, 2006, Vol. 53, No. 3, pp. 410–417. The text was submitted by the authors in English.     

无花瓣油菜雄蕊心皮化突变体细胞学观察及基因表达分析

油菜是我国重要的油料作物,油菜花器官具有典型的十字花科特点,无花瓣油菜在花期不存在花冠层,这种特点有助于提高油菜产量,预防茵核病的传播。雄蕊心皮化是指花器官的雄蕊结构被具有类似于雌蕊结构的器官代替,这不仅造成了花器官结构的变化也导致了雄性不育。本文通过对无花瓣油菜雄蕊心皮化突变不育分离群体中的雄性可育株和不育株的比较研究,发现心皮化现象是由遗传因素引起的。细胞学观察发现,雄蕊心皮化在花器官发育的早期就已经产生,心皮化的雄蕊中着生类似于胚珠的结构,其顶端细胞的形态和排列方式也与雌蕊柱头相似。花发育相关基因的表达分析表明,B组基因彳丹在不育株3轮花器中的表达都比可育株低,特别是在第二轮花器官中这种差异最为突出。而A组基因AP1在不育株第二轮花器官中的表达量较可育株高。c组基因AGL8、SHPI、SHP2、NAP在不育株心皮化的第二轮花器官中表达都较可育株中高。     

Leaf senescence in Brassica napus: cloning of senescence related genes by subtractive hybridisation

A subtractive hybridisation technique was developed to clone cDNAs representing genes that showed enhanced expression during leaf senescence in Brassica napus. A number of different genes were identified that, when analysed by northern hybridisation, showed different patterns of expression during leaf development but were all expressed at increased levels during senescence. Sequence analysis of these cDNAs showed that several types of genes were found including two different proteases, glutamine synthetase, ATP sulphurylase, catalase, metallothionein, ferritin and an antifungal protein. The possible roles of these gene products in the senescence process are discussed.     

利用病毒载体在烟草中瞬时表达融合HBsAg基因

利用马铃薯PVX病毒载体构建了外源人工融合乙肝表面抗原HBsAg基因的表达载体,在烟草中利用农杆菌介导进行瞬时表达,以快速鉴定外源基因瞬时表达的状况以及重组蛋白的免疫活性。利用PCR技术从含有人工融合HBsAg基因的表达载体中分别扩增出LP PreS1 PreS2 S、PreS1 PreS2 S、PreS2 S序列,将其分别与PVX病毒载体pgR106连接,构建成PVX-LP、PVX-S1和PVX-S2等3个转化载体,并将此载体导入农杆菌菌株GV3101中用于侵染烟草植株叶片。感染植株经RT-PCR、RNA Dot blotting和HBsAg蛋白的ELISA检测显示,3个人工融合的HBsAg基因均可在植物体内得到转录,翻译成具有活性的蛋白。结果表明,外源融合HB-sAg基因经过植物病毒载体瞬时表达系统可以在植物系统中正常转录和翻译。     

10个线粒体基因在甘蓝型油菜NCa不育系统不同组织中的转录调控及其与育性的关系

用10个线粒体基因为探针,对NCα不育系、保持系和可育F1的苗期叶片、幼蕾及未成熟种子的线粒体RNA进行了Northern分析。结果表明,这10个线粒体基因除atp6外,其余9个基因在同一材料的不同组织中没有表达差异,都属于组成型表达的线粒体基因。其中,off139、orf222、atp1、cox1、cox2、cob、rm5S、rm26S等8个线粒体基因在不育系、保持系和可育F1的苗期叶片、幼蕾及未成熟种子中有着相同的表达,属于表达不受核基因型影响,没有组织特异性的类型：atp9基因分别在同一材料的不同组织中的转录也基本没有变化,但是在3个不同的材料间具有表达差异：可能属于表达受核基因型影响、没有组织特异性的线粒体基因。atp6基因也在3个材料的叶、蕾和种子中都产生相同大小的转录本,但是在各个材料的不同组织中存在着信号强度的差异,可能是属于表达既受核基因型影响、又有组织特异性的线粒体基因。Orf222和off139分别在不育系和可育F1幼蕾中产生相同大小和丰度的转录本,但是在保持系幼蕾中没有检测到转录本;orf222检测到的3条转录本分别为1．1kb、0．9kb、0．6kb,而off139检测到0．8kb和0．6kb两条带。atp9探针在不育系和保持系幼蕾中都检测到1条0．6kb的转录本,而在可育F1幼蕾中检测到0．6kb和1．2kb的转录本。讨论了orf222、off139、atp9基因的表达与NCα细胞质雄性不育的可能关系。     

快速检测干旱和脱水可诱导植物启动子瞬间表达特性的方法

选择合适的诱导表达启动子是开展植物耐干旱和脱水等非生物逆境转基因研究的重要环节。我们通过几年的研究,已建立了一套以大麦幼苗完整活体和植物离体叶片为主要材料通过瞬间表达鉴定来快速检测干旱和脱水可诱导基因启动子表达特性的方法。来自大麦和水稻的启动子Dhn4s、Dhn8s、HVA1s、Rab16Bj、wsi18j在大麦、小麦、水稻、高粱和蕨类植物的离体叶片中经干燥诱导可以瞬间表达GFP,在绿豆、番茄叶片中不表达。鉴定了HVA1s和wsi18j在大麦不同器官或组织中启动子的定性表达情况。进一步建立了GFP荧光点/GUS染色点计数分析和GUS活性/XYN活性测定分析的启动子表达的定量分析方法,并讨论该方法在环境可诱导植物启动子功能分析中的应用价值和前景。