植物根特异性基因表达研究

植物根中基因表达的调控近几年渐始受到注意,一些分离自植物病原的外源基因启劝子能在植物根中特异性地启动编码基因表达。部分植物基因组基因查明存在根特异表达调控元件和反式作用因子,已分离和克隆了部分未知功能的根特异性表达基因。     

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。     

六倍体大小麦tritordeum花药组织特异性启动子的鉴定与分离

启动子是基因表达调控的重要顺式元件,也是基因工程表达载体的一个重要元件。一个无启动子的带有UidA基因的质粒pPLGUS通过基因枪转化进tritordeum材料中,对转基因材料的多种不同组织进行了X-gluc显色来检测不同组织中的GUS活性,有一个株系的花药组织特异性启动子已被证明成功捕获,并通过PCR方法将其分离。提取叶片的总DNA作模板,上游使用水稻花药启动子分离的引物P1,以UidA基因的部分序列为下游引物P2,PCR扩增UidA基因的上游旁侧序列。已经获得一条长667 bp的目的片断,含有部分UidA基因的序列和一段UidA基因的上游旁侧序列,该序列中具有植物启动子的一些必备元件,初步断定它是一段花药组织特异性启动子序列。     

拟南芥不同组织基因表达及可变剪接差异分析

可变剪接是转录后重要的基因表达调控方式,也是转录组和蛋白质组多样性的重要来源. 近年来随着拟南芥、水稻、玉米等植物转录组测序的完成,研究人员发现植物pre-mRNA可变剪接的发生与组织分化、发育等生物学过程密切相关. 本工作基于GEO数据库的RNA-seq数据,使用高通量测序数据分析常用的Trimmomatic、Salmon、DESeq2、SUPPA2等工具,识别了拟南芥的种子、根、叶、花、花梗、节间、长角果共7种组织的表达基因和可变剪接事件,以及7种组织间的差异表达基因和差异可变剪接事件,并以叶和花为例展示了相应的生物学功能分析. 该工作系统地研究了拟南芥基因表达和可变剪接发生的组织特异性,有助于进一步阐明植物基因组的基因表达调控机制.     

热激启动子18.2在金鱼草中启动下游基因表达最适温度条件的筛选

为了研究温度对植物根系中基因表达的影响,构建了由拟南芥小热激蛋白18.2基因的启动子和金鱼草中调控花青素生物合成的基因(Rosea1)组成的植物表达载体pBIPhsp::ROS,利用遗传转化法得到毛状根,以根系颜色变化为指标,探讨了温度变化对植物根系基因表达的影响。结果表明:37、40和42℃热激处理4 h后,在毛状根中均能观察到一定程度的花青素积累;在42℃条件下处理8 h时,转基因毛状根颜色变化最深;RT-PCR分析表明,Rosea1基因的表达水平与毛状根着色呈正相关。该体系可作为温度对植物根系影响研究的一种指示标记和手段。     

海州香薷Actin基因片段克隆及表达分析

通过克隆海州香薷Actin基因片段并分析其组织表达,为研究海州香薷重金属抗性相关基因的表达调控奠定基础。根据Gen Bank中其他植物Actin基因保守序列设计兼并引物,以海州香薷根总RNA为模板,利用RT-PCR技术分离得到Actin基因片段。序列分析结果表明,海州香薷Actin基因片段长576 bp,编码192个氨基酸,与其他植物同源基因的氨基酸序列相似性为84%-97%,所克隆的序列为Actin基因的同源片段,将其命名为Eh ACT,在Gen Bank中提交序列,获得登录号AGT37260。半定量RT-PCR分析结果表明,Eh ACT在海州香薷的根、茎和叶中表达相对稳定,初步表明其可作为研究海州香薷基因表达的内参基因。     

发根农杆菌Ri质粒rolB基因研究进展（综述）

RiT-DNArolB基因是发根农杆菌转化植物的决定因子,rolB基因表达引起转基因植物形成大量毛状根（hairy root)。本文介绍近年来rolB基因的位点,表达与调控及RolB蛋白结构与功能方面的研究进展。     

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。     

Expression analysis suggests novel roles for members of the Pht1 family of phosphate transporters in Arabidopsis

The completion of the Arabidopsis thaliana genome has revealed that there are nine members of the Pht1 family of phosphate transporters in this species. As a step towards identifying the role of this gene family in phosphorus nutrition, we have isolated the promoter regions from each of these genes, and fused them to the reporter genes beta-glucuronidase and/or green fluorescent protein. These chimeric genes have been introduced into A. thaliana, and reporter gene expression has been assayed in plants grown in soil containing high and low concentrations of inorganic phosphate (Pi). Four of these promoters were found to direct reporter gene expression in the root epidermis, and were induced under conditions of phosphate deprivation in a manner similar to previously characterised Pht1 genes. Other members of this family, however, showed expression in a range of shoot tissues and in pollen grains, which was confirmed by RT-PCR. We also provide evidence that the root epidermally expressed genes are expressed most strongly in trichoblasts, the primary sites for uptake of Pi. These results suggest that this gene family plays a wider role in phosphate uptake and remobilisation throughout the plant than was previously believed.     

水稻遗传转化研究进展

水稻遗传转化的主要方法,包括农杆菌介导法,基因枪法,电激法,PEG法等,论述了用于水稻转化的各种外植体,影响水稻遗传转化和植株分化的各种因素,各种标记基因及相应的选择方法和外源基因在转基因水稻中的遗传规律,比较了常用启动子在水稻中的表达强度,一些已转移到优良水稻品种中的有益农艺性状基因,如抗病、抗虫、抗除草剂等,介绍了它们在水稻品种改良中所发挥的作用。     

Tissue-specific expression of divergent actins in soybean root

It has been proposed that the evolution of distinct classes of genes encoding the kappa-, lambda-, and mu-actins in soybean is the result of an ancient divergence in patterns of actin gene expression. In this study, antisera against a family of synthetic actin peptides from a divergent region within the predicted actin polypeptide sequences have been used to explore the differential expression of plant actins. Antiserum elicited against a 16-residue synthetic lambda-actin peptide SAc4:257 reacted with a 46-kilodalton protein in soybean extracts, showed specificity for the lambda-peptide over the divergent kappa- and mu-actin peptides in enzyme-linked immunosorbent assays, and reacted strongly and preferentially with root protoderm in apical roots and in lateral root primordia. Antiserum elicited against the synthetic kappa-actin peptide SAc1:257 reacted with 46-kilodalton protein on protein gel blots, showed partial specificity toward the immunogenic kappa-peptide over the divergent lambda- and mu-peptides, and reacted strongly with all root tissues with the exception of root cap. These data support the hypothesis that ancient classes of plant actin genes may have been preserved because of their role in developmentally controlled differences in tissue-specific actin expression and/or function. The possibility that other diverse actin classes have unique patterns of regulation is discussed.     

Hairy Root and Its Application in Plant Genetic Engineering

Agrobacterium rhizogenes Conn. causes hairy root disease In plants. Hairy root-Infected A. rhizogenes Is characterlzed by a high growth rate and genetic stability. Hairy root cultures have been proven to be an efficient means of producing secondary metabolites that are normally biosyntheslzed In roots of differentiated plants. Furthermore, a transgenlc root system offers tremendous potential for introducing additional genes along with the RI plasmld, especially with modified genes, into medicinal plant cells with A. rhizogenes vector systems. The cultures have turned out to be a valuable tool with which to study the biochemical properties and the gene expression profile of metabolic pathways. Moreover, the cultures can be used to elucidate the Intermediates and key enzymes Involved In the biosynthesis of secondary metabolites. The present article discusses various appllcations of hairy root cultures in plant genetic engineering and potential problems aseoclsted with them.