核基质结合区的位置对转基因表达的影响

为研究核基质结合区 (MAR）序列不同插入位置对转基因表达作用的影响,PCR扩增人β 珠蛋白MAR分别插入到含氯霉素乙酰转移酶（chloramphenicol acetyltransferase,CAT）报告基因真核表达载体pCATG表达盒两侧、5′端及3′端.酶切鉴定后,用阳离子聚合物转染CHO细胞,G418筛选出阳性细胞克隆,ELISA分析CAT基因的表达水平,半定量PCR分析CAT基因相对拷贝数.结果表明,表达盒两侧含MAR序列的载体能提高介导的转基因表达水平平均提高10.4倍,5′端含MAR序列的载体表达水平平均提高3.9倍,3′端含MAR序列的载体反而降低转基因表达水平.5′端含MAR序列的表达载体其转基因相对拷贝数高于其它两组载体的基因拷贝数,转基因表达量与基因拷贝数不成正比.     

玉米核基质结合区在烟草中对外源转基因表达水平的影响

为研究核基质结合区(matrix attachment region, MAR)在转基因植物中的功能,将来自玉米基因组的MAR序列构建在植物表达载体T-DNA中, 并将报告基因β-葡糖醛酸酶(β-glucuronidase, GUS)基因(uidA)插入两段MARs序列之间.将此载体与不包含MARs序列的植物表达载体分别转化烟草(Nicotiana tabacum L.).GUS活性检测表明,MARs可以显著提高外源基因uidA在转基因烟草中的表达水平,平均表达水平提高2倍,最高单株活性可达10倍.并且转基因植株GUS活性高低与稳定mRNA的量成正比,表明MARs在转录水平提高基因表达.     

玉米核基质结合区在烟草中对外源转基因表达水平的影响

为研究核基质结合区 (matrixattachmentregion ,MAR)在转基因植物中的功能 ,将来自玉米基因组的MAR序列构建在植物表达载体T_DNA中 ,并将报告基因β_葡糖醛酸酶 (β_glucuronidase ,GUS)基因 (uidA)插入两段MARs序列之间。将此载体与不包含MARs序列的植物表达载体分别转化烟草 (NicotianatabacumL .)。GUS活性检测表明 ,MARs可以显著提高外源基因uidA在转基因烟草中的表达水平 ,平均表达水平提高 2倍 ,最高单株活性可达 10倍。并且转基因植株GUS活性高低与稳定mRNA的量成正比 ,表明MARs在转录水平提高基因表达。     

核基质结合区提高报告基因在稳定转化的杜氏盐藻中的表达

前期的研究从杜氏盐藻（Dunaliella salina）中分离出一核基质结合区（matrix attachment region,MAR）片段——DSM1.实验证实,它在体外能与核基质结合且具有MAR的典型特征.为研究其在转基因盐藻中的作用,构建了RbcS启动子驱动、氯霉素乙酰转移酶（chloramp henicol acetyltransferase,CAT）基因为报告基因及表达盒两侧含DSM1 MAR的表达载体.电击法转化盐藻,随机挑选20株稳定转化的盐藻藻株,分析CAT酶活性.结果表明,在稳定转化的盐藻细胞中,MAR能使报告基因CAT的表达水平比对照藻株提高1-5倍,不同藻株之间个体表达的差异性也有所降低     

MAR提高重组CHO细胞中转基因表达的分子特征分析

分析核基质结合区（matrix attachment region,MAR）调控转基因表达的分子序列特征,鉴定能有效提高CHO细胞转基因表达的MAR特征性元件。将人β-珠蛋白MAR片段从5′到3′ 端分为6个分段（1～540,421～1 020,901～1 500,1 381～1 980,1 861～2 460,2 341～2 999位置）,分别采用PCR进行克隆,经测序证实正确后,分别连接到含有氯霉素乙酰转移酶（chloramphenicol acetyltransferase,CAT）报告基因的表达载体SV40启动子及上游,构建β-珠蛋白MAR渐次片段介导的表达载体,转染CHO细胞,G418筛选出稳定表达细胞株,ELISA分析CAT报告基因的表达水平,生物信息学分析MAR序列特征。结果表明,β-珠蛋白MAR全长能显著提高转基因的表达,6个渐次片段相比较,421～1 020位的第2个分段和 901～1 500位的第3个分段提高转基因表达作用显著。生物信息学分析结果显示,MAR-like motif有助于转基因表达提高。     

烟草MARs的分离及其功能分析

从烟草基因组中克隆到两条新的MAR片段（M14和M17）,序列分析表明,它们具有90%AT-box,A-box,T-box,碱基非配对区域,拓扑异构酶Ⅱ识别位点,弯曲DNA序列,复制起始序列和ATATTT等典型的MAR序列特征,并与原有MAR序列的特征不同。将它们分别构建到植物表达载体pCAMBIA2301 GUS基因（uidA）表达盒一侧及两侧,通过农杆菌介导转化烟草。组织化学染色法定性检测GUS活性表明,带有M14和M17的uidA基因在转基因烟草中稳定表达。GUS活性的定量检测表明,表达载体上uidA基因一端或两端连接有MAR的转化烟草中,GUS的表达水平与对照相比都有了明显提高,而uidA基因两侧连有MAR的载体提高表达水平的效果优于一端连有MAR的载体,可使GUS活性增强3.14倍,但不同转化个体之间表达水平的差异仍然明显。上述结果表明,所得DNA序列为两条新的MAR片段,并且具有提高转基因表达水平的功能。     

核基质结合序列（MAR）与基因表达调控

核基质结合序列（MAR）是能在体外与核基质特异结合的DNA序列,广泛存在于染色质Loop结构的边界序列中。随着研究的深入,发现MAR序列不仅在染色质折叠中起到重要作用,影响邻近内源基因表达,而且将MAR序列构建到外源基因表达盒两侧转化动植物时,也影响外源基因的表达。因此,MAR序列是基因组中一种重要的基因间边界序列,为阐明非编码序列在基因表达中的作用和构建真核生物高效表达载体提供了新途径。     

核基质结构区在转基因烟草中对转基因表达的影响

为研究核基质结合区（matrix attachment regions,MARs）在转基因植物中对源转基因（transgene）表达的影响,将来源豌豆（Pisum sativum L.）的MARs序列构建在报告基因β－葡糖醛酸酶（β-glucuronidase,GUS）基因（uidA）的两侧形成植物表达载体。将此载体与不包含MARs序列的植物表达载体经根癌土壤杆菌（Agrobacterium tumefaciens(Smith et Townsend)Com）介导转化烟草（Nicotiana tabacum L.）。GUS活性检测表明,MARs可以提高外源uidA基因的表达水平,和不包含MARs的转化植株相比,MARs序列的存在可以使uidA基因的平均表达水平提高2倍高的可达5倍。     

染色质调节元件与不同启动子的相互作用对基因表达调控的影响

为探究DNA序列元件对不同启动子调节转基因稳定表达的影响,利用遍在染色质开放元件 (Ubiquitous chromatin opening elements,UCOE) 和基质黏附序列 (Scaffold/matrix-attachment regions,MAR) 分别与含增强子的oct4基因启动子、含CpG岛的sox2基因启动子和不含调控元件的nanog基因启动子以及同时包含增强子和CpG岛的CMV启动子组合构建pOCT4-MAR、pOCT4-UCOE、pSOX2-MAR、pSOX2-UCOE、pNANOG-MAR、pNANOG-UCOE、pCMV-UCOE、pCMV-MAR等质粒,分析这些质粒稳定转染后的表达量和嵌合表达差异。结果发现,UCOE与含增强子元件的oct4启动子组合能较稳定高效表达,而MAR与含CpG岛的sox2启动子组合能较稳定高效表达。利用排除位置效应原因的嵌合表达对染色质高级结构调控基因表达的稳定性分析表明：(1) 通常情况下UCOE比MAR调节的表达载体的表达更高效和更稳定;UCOE连接含CpG岛的启动子形成开放染色质调节的高表达更稳定;(2) MAR与启动子上TATA盒或增强子可能通过染色质环产生高表达,但相对不稳定。结论：染色质调节元件UCOE和MAR与启动子调控元件之间能通过染色质开放状态或染色质环调控基因稳定表达。     

核基质附着区与转基因表达

核基质附着区 (matrixattachmentregions,MARs)是与核基质 (或核骨架 )特异结合的DNA序列 ,属于非编码序列 ,富含AT。通过与核基质的结合 ,它能使染色质形成独立的环状结构 ,调控基因的转录和表达 ,减少由于位置效应引起的转基因沉默。MARs在提高转基因表达水平、消除转基因个体间表达水平的差异、抑制转基因沉默等方面起着重要的作用。就MAR的一些结构功能特征及其在基因工程中的应用等方面进行了阐述。     

Use of the firefly luciferase gene in a barley (Hordeum vulgare) transformation system

Transgenic lines of the spring barley variety Golden Promise containing the firefly luciferase gene were produced by particle bombardment of immature embryos. Non-destructive analysis of luciferase gene expression was used to monitor the transformation process. This revealed that transformation efficiency, in terms of the percentage of bombarded immature embryos giving rise to transformed callus lines, was very high, up to 40%. Following the expression of the luciferase gene provided a method for the sensitive, non-destructive, real-time monitoring of gene expression throughout the transformation process. Luciferase expression could also be used to easily identify transgenic plants and to identify homozygous transgenic plants at an early stage. The production of transgenic barley by selecting for luciferase-positive material, without an additional selection system, was possible but technically difficult.     

Prediction of germ-line transformation events in chimeric Ro transgenic soybean plantlets using tissue-specific expression patterns

Chimeric soybean plants derived from electric discharge particle acceleration experiments were used to develop relationships between tissue-specific expression patterns of a marker gene and germ-line transformation events in R_o plants. Using the GUS histochemical assay the likelihood of germ-line transformation was correlated to the localization of enzyme activity in specific tissues of the parent plant. The expression patterns of the 35S-GUS marker gene in specific tissue types in R_o plants and correlation with transmission of the introduced gene to progeny allowed the production of a clear picture of the development of these plants and their germ-line cells. Advances reported in this article resulted in the development of a commercial process for the genetic improvement of this important staple crop which until recently was very recalcitrant to conventional transformation methods.     

小麦抗白粉病相关基因的转化

利用玉米花青素苷合成调节基因C1-Lc作为报告基因, 通过瞬间表达后愈伤组织表面红色斑点的统计分析, 优化了小麦幼胚愈伤组织的基因枪转化参数。小麦Beclin1类似基因TaTBL和硫代硫酸硫转移酶基因TaTST是2个在白粉菌诱导条件下具有增强表达特性的抗病相关基因。本实验进一步利用基因枪将ubi强启动子控制下的2个基因导入到小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织细胞中, 使用除草剂经两轮选择培养基上的筛选和再生获得抗性植株, 进一步通过抗性植株的PCR分析获得转TaTBL基因植株5株, 转TaTST基因植株6株。转基因植株离体叶片的人工接种实验表明, 外源基因的导入不同程度上增强了植株的白粉病抗性, 表现为延缓了白粉菌的发育。利用玉米花青素苷合成调节基因C1-Lc作为报告基因,通过瞬间表达后愈伤组织表面红色斑点的统计分析,优化了小麦幼胚愈伤组织的基因枪转化参数。小麦Beclin1类似基因TaTBL和硫代硫酸硫转移酶基因TaTST是两个在白粉菌诱导条件下具有增强表达特性的抗病相关基因。本实验进一步利用基因枪将ubi强启动子控制下的两个基因导入到小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织细胞中,使用除草剂经两轮选择培养基上的筛选和再生获得抗性植株,进一步通过抗性植株的PCR分析获得转TaTBL基因植株5株,转TaTST基因植株6株。转基因植株离体叶片的人工接种实验表明,外源基因的导入不同程度上增强了植株的白粉病抗性,表现为延缓了白粉菌的发育。     

茎尖法转基因棉花植株真实性鉴定方法探究

棉花茎尖转化法具备不受基因型限制、转化周期短的优点,是理想的棉花转化体系,但据报道其所获得的转基因植株普遍存在遗传不稳定、高代植株基因丢失的现象。以陆地棉TM?1品种为受体材料,利用茎尖转化法将DsRed2载体转入棉花,经卡那霉素筛选获得16株抗性植株,进一步PCR扩增靶基因,获得6株DsRed2基因片段PCR检测为阳性的植株,初步判断该6株为茎尖转化法获得的转基因植株,但经紫外照射,6个转基因植株均未检测到红色荧光。对其进行靶基因RT?PCR,发现DsRed2基因在6个转基因植株中仅有极低量的表达或无表达。进一步对DsRed2载体的非T?DNA片段,即载体骨架部分进行PCR以及植株内生菌培养检测,结果表明,6个转基因植株均含有完整的DsRed2载体,植株可培养出含有完整载体的内生菌,且内生菌经农杆菌16S核糖体RNA（16S rRNA）片段PCR检测结果为阳性,推测由于茎尖侵染形成农杆菌与植株共生关系,造成假阳性株的现象,进而导致高代转基因植株基因丢失、遗传不稳定的现象。旨在建立一套完整的茎尖法转基因棉花植株真实性的鉴定方法,为进一步深入研究提供参考依据。     

农杆菌介导单子叶植物遗传转化问题与对策

尽管十几年来农杆菌介导的单子叶植物遗传转化研究取得了较大的进步, 但仍存在着基因型限制、转化率不高和外源基因表达活性低等问题。本文综述了近几年来此项研究在感受态细胞选择与调节、预培养及共培养体系优化、转化子的筛选及外源基因表达调控等方面的主要进展。     

高羊茅和黑麦草农杆菌介导转化体系的研究

利用C58C1农杆菌菌系（携带的表达载体上含GUS基因和nptII基因）感染4个草坪草品种追寻者、爱神特、腾跃和守门员成熟胚来源的愈伤组织,共培养后部分愈伤组织进行X-Gluc组织化学染色检测,其余愈伤组织在含G418 10-25 mg/L的MS改良培养上先后筛选抗性愈伤组织和分化抗性再生植株,对移栽成活的144棵抗性再生植株分别进行了ELISA检测、PCR检测和组织化学染色检测。愈伤组织阶段X-Gluc染色检测结果表明,4个草坪草品种GUS基因瞬间表达率8.6%～46.9%,爱神特愈伤组织对农杆菌侵染最为敏感,其次是腾跃和守门员,追寻者最不敏感;ELISA检测结果表明,45株呈现阳性,证明nptII基因已转入草坪草并已表达;PCR检测结果与ELISA检测结果一致,表明nptII基因确实已经整合到了草坪草基因组中,且没有发生沉默现象;转基因植株X-Gluc染色检测结果表明,GUS基因在43株中得到了稳定表达,在2株中发生了沉默现象。4个草坪草品种抗性再生植株分化率0～43.5%,转化率0～21.5 %。结果还表明,GUS基因瞬间表达率与稳定转化率在草坪草上很不一致,不能作为衡量基因型转化效果的指标。     

The relationship between homozygous and hemizygous transgene expression levels over generations in populations of transgenic rice plants

Segregating T₁, T₂ and T₃ transgenic rice populations, derived from independent particle-bombardment-mediated transformation events were examined in order to assess the effect of gene dosage on transgene expression levels and stability. The expression level of the unselected β-glucuronidase (gusA) reporter gene was quantified in plants from these populations. The gusA gene dosage was determined by segregation analysis of progeny seedlings at the structural level (by PCR) and at the expression level. For some transformation events a gene dosage effect on transgene expression was observed, leading to higher transgene expression levels in homozygous progeny than in hemizygous progeny or primary transgenic plants. However, in many other transformation events, the homozygous state appears to be disadvantageous, being associated with lower transgene expression levels, gene silencing or counter-selection of homozygous plants across generations. Change of gene dosage is probably one of the key factors influencing transgene expression levels and stability in transgenic rice. This is particularly important when considering molecular genetic studies and crop improvement programmes. The possible influence of matrix attachment regions (MARs) in increasing the likelihood of an additive effect on transgene expression level is discussed. Received: 21 March 2001 / Accepted: 29 June 2001     

根癌农杆菌介导的转新城疫病毒融合蛋白基因水稻植株的获得

利用转基因植物作为生物反应器可以表达重组蛋白、生产外源蛋白质,也可以成为动物疫苗的廉价生产系统。以编码新城疫病毒融合蛋白(NDV-F)的基因为外源基因,以玉米泛素蛋白(Ubi)启动子为启动子,以潮霉素磷酸转移酶(HPT)基因作为选择标记基因,β-半乳糖苷酸酶(GUS)基因作为报告基因构建了适宜于农杆菌介导转化水稻的表达质粒pUNDV,并通过农杆菌介导转化水稻,获得了多株转基因植株。通过PCR分析和GUS活性检测,证实含有NDV-F基因的T-DNA已整合到水稻核基因组中,为研制廉价安全的转基因水稻新城疫基因工程疫苗奠定了基础。     

Engineered resistance to tomato spotted wilt virus in transgenic peanut expressing the viral nucleocapsid gene

The nucleocapsid gene of tomato spotted wilt virus Hawaiian L isolate in a sense orientation, and the GUS and NPTII marker genes, were introduced into peanut (Arachis hypogaea cv. New Mexico Valencia A) using Agrobacterium-mediated transformation. Modifications to a previously defined transformation protocol reduced the time required for production of transformed peanut plants. Transgenes were stably integrated into the peanut genome and transmitted to progeny. RNA expression and production of nucleocapsid protein in transgenic peanut were observed. Progeny of transgenic peanut plants expressing the nucleocapsid gene showed a 10- to 15-day delay in symptom development after mechanical inoculations with the donor isolate of tomato spotted wilt virus. All transgenic plants were protected from systemic tomato spotted wilt virus infection. Inoculated non-transformed control plants and plants transformed with a gene cassette not containing the nucleocapsid gene became systemically infected and displayed typical tomato spotted wilt virus symptoms. These results demonstrate that protection against tomato spotted wilt virus can be achieved in transgenic peanut plants by expression of the sense RNA of the tomato spotted wilt virus nucleocapsid gene