水稻水孔蛋白RWC3的分布及其受GA和蔗糖的调控(英文)

水孔蛋白能介导水分的跨膜运输,在植物的生长发育过程中起重要作用。对RWC3启动子-GUS转基因水稻的组织化学染色表明,水稻(Oryza sativa L.)水孔蛋白RWC3可能在包括营养和生殖器官在内的各部位中广泛表达。同时发现,赤霉素(GA)能提高转基因植物的愈伤组织、悬浮细胞和叶片中的GUS活性,而GA合成的抑制剂ancymidol降低了GUS活性。进一步研究发现,蔗糖能抑制GA对GUS活性的提高,说明GA和蔗糖在对RWC3的表达调控的信号传递过程中可能存在着相互作用。     

水稻细胞质1,6-二磷酸果糖酶基因1 195 bp的上游调控序列的克隆及其在转基因水稻中的表达研究

1,6-二磷酸果糖酶(EC3.13.11)催化1,6-二磷酸果糖分解为6-磷酸葡萄糖和无机磷酸.在高等植物的光合作用细胞中,存在两种1,6-二磷酸果糖酶:即叶绿体型1,6-二磷酸果糖酶和细胞质型1,6-二磷酸果糖酶.由于细胞质型1,6-二磷酸果糖酶在植物碳水化合物代谢中起重要作用,且具有表达特异性,本试验通过Genome Walking分离了水稻细胞质型1,6-二磷酸果糖酶基因的上游序列,并将其与β-葡糖醛酸酶(GUS)报告基因构建成嵌合表达载体.采用基因枪法转化水稻,在转基因水稻中分析了GUS的表达活性和特异性.组织化学检测表明,在转基因水稻的成熟叶片中,GUS基因只在叶肉细胞中表达,在表皮细胞、泡状细胞、维管组织中均无表达;在叶鞘中的表达与叶片中相似,仅仅在叶肉细胞中表达;在根、茎所有细胞中均没有蓝色反应.为进一步研究1,6-二磷酸果糖酶基因启动子在水稻中的表达量,对12株独立来源的转基因水稻的GUS 活性进行了荧光定量分析.结果显示,水稻成熟叶片中的GUS活性平均值为7 031.5 pmol 4-MU-1*min-1*mg蛋白.在不同器官及组织中表达活性有差异,在转基因水稻的叶片、叶鞘中GUS均有较强的表达,在根、茎中未检测到GUS活性.实验结果表明,ATG上游1 195 bp调控区足以导致GUS基因在水稻中的特异性表达,因此该片段包含有使报告基因在叶肉细胞中特异性表达的所有顺式调控元件.     

水稻细胞质1，6—二磷酸果糖酶基因1195bp的上游调控序列的克隆及其在转基因水稻中的表达研究

1,6－二磷酸果糖酶（EC3．13．11）催化1,6－二磷酸果糖分解为6－磷酸葡萄糖和无机磷酸。在高等植物的光合作用细胞中,存在两种1,6－二磷酸果糖酶：即叶绿体型1,6－二磷酸果糖酶和细胞质型1,6－二磷酸果糖酶。由于细胞质型1,6－二磷酸果糖酶在植物碳水化合物代谢中起重要作用,且具有表达特异性,本试验通过Genome Walking分离了水解细胞质型1,6－二磷酸果糖酶基因的上游序列,并将其与β－葡糖醛酸酶（GUS）报告基因建成嵌合表达载体。采用基因枪法转化水稻,在转基因水稻中分析了GUS的表达活性和特异性。组织化学检测表明,在转基因水稻的成熟叶片中,GUS基因只在叶肉细胞中表达,在表皮细胞,泡状细胞,维管组织中均无表达,在叶鞘中的表达与叶片中相似,仅仅在叶肉细胞中表达,在根,茎所有细胞中均没有蓝色反应,为进一步研究1,6－二磷酸果糖酶基因启动子在水稻中的表达量,对12株独立来源的转基因水稻的GUS活性进行了荧光定量分析。结果显示,水稻成熟叶片中的GUS活性平均值为7031．5pmol4-MU^-1.min^-1.mg蛋白。在不同器官及组织中表达活性有差异,在转基因水稻的叶片,叶鞘中GUS均有较强的表达,在根、茎中未检测到GUS活性,实验结果表明,ATG上游1195bp调控区足以导致GUS基因在水稻中的特异性表达,因此该片段包含有使报告基因在叶肉细胞中特异性表达的所有顺式调控元件。     

AtSTP3启动子控制的外源基因在转基因水稻中的特异表达研究

利用PCR技术从哥伦比亚型拟南芥基因组DNA中分离了AtSTP3绿色组织特异表达的启动子,序列分析表明,扩增片段(1774bp)与已报道序列的相应区域同源性达99.9%。将其与GUS报告基因融合在一起,构建了植物表达载体,并由农杆菌介导法导入水稻品种‘中花11’中。对转基因水稻植株中的GUS活性进行定性与定量测定结果表明,AtSTP3启动子可驱动GUS报告基因在转基因水稻植株叶片中特异性表达,而在根和种子等器官中不表达或表达活性极弱,AtSTP3启动子表现出明显的组织特异性。     

参与水稻光合作用的PsbR3基因启动子的功能分析

本实验旨在研究水稻光合作用蛋白中各基因的表达模式. 采用RT-PCR和定量real-time PCR数据分析水稻不同组织的mRNA表达水平.结果显示,PsaK和PsbR3基因仅在茎、叶等绿色组织表达,而胚、胚乳部分均不表达.通过其启动子克隆、植物表达载体构建,以及农杆菌介导转化后,GUS组织染化分析和GUS荧光定量分析表明,两启动子均为组织特异性优势表达,PsbR3启动报告酶GUS在叶片中的表达活性为Actin启动子的3.29倍,而PsaK启动报告酶GUS在叶片中的表达活性低于Actin启动子的.这些初步结果提示,PsbR3启动子决定水稻绿色组织茎叶的优势表达,PsbR3基因可能参与水稻光合作用.     

水稻rbcS启动子控制的外源基因在转基因水稻中的特异性表达

为将不同启动子用于转基因水稻的研究,从武运粳8号水稻中克隆了Rubisco小亚基基因(rbcS)的5'上游调控区,构建了由rbcS启动子引导的GUS融合基因,并经农杆菌介导导入到水稻中.对转基因水稻植株中GUS活性的定性与定量测定结果表明,rbcS启动子可驱动GUS报告基因在转基因水稻植株叶片和叶鞘内的叶肉细胞中特异性高效表达,而在茎、根和种子等器官中不表达或表达活性极弱,表现出明显的组织与细胞特异性.结果还表明,光诱导处理可明显提高rbcS启动子启动的外源基因的表达量.     

OsPIN1a基因在水稻植株不同组织表达与定位研究

目的:为了探讨水稻生长素极性运输输出载体蛋白OsPIN1a的在水稻不同组织的作用和分布。方法:以带有GFP和GUS标记的转OsPIN1a基因水稻和野生型中花11水稻为研究材料。通过PCR方法检测抗性标记基因潮霉素基因判断植株是否阳性;通过半定量RT-PCR方法分析OsPIN1a基因在转基因植株幼穗、叶片、根系的表达;通过GUS组织染色检测OsPIN1a在幼穗、叶片、根系中的活性;通过激光共聚焦显微镜观察OsPIN1a-GFP蛋白在根尖亚细胞定位情况。结果:实验所用的水稻株系均为转基因株系;RT-PCR检测发现,在根尖、叶片和幼穗中hpt和OsPIN1a基因均有表达;GUS组织染色结果表明,幼穗、叶片、根系均有GUS活性,其中在幼嫩的组织中表达量最大,如刚萌发种子胚芽鞘、花药和柱头;GUS活性受外源生长素诱导而受生长素极性运输抑制剂(TIBA)的抑制;激光共聚焦显微镜观察发现,OsPIN1a-GFP蛋白主要分布在根尖细胞膜上。结论:实验表明OsPIN1a基因参与了水稻各个器官和组织的发育,这些组织发育可能都受到生长素极性运输的调控。     

番茄rbcS3A启动子控制的GUS融合基因在转基因水稻中的表达

为研究不同启动子用于转基因水稻,克隆了番茄Rubisco小亚基rbcS3A基因的5′上游调控区,构建了由rbcS3A启动子引导的GUS嵌合基因,并经农杆菌介导导入到水稻中。对转基因水稻植株中GUS活性的定性与定量测定结果表明,rbcS3A启动子可驱动GUS报告基因在转基因水稻植株茎和叶组织中高效表达,而在根和种子等器官中不表达或表达活性极弱,表现出一定的组织特异性。在转基因水稻中,番茄rbcS3A启动子驱动外源基因的表达不受光诱导。     

一个水稻高效表达启动子Os252的分离

植物基因的表达受启动子的控制,高效表达启动子的分离及功能分析不仅是植物基因工程研究的重要研究方面,也是表达调控研究的重要内容。根据EST数据克隆了一个预测在水稻茎中高效表达的启动子Os252。将该启动子与GUS基因构建成表达载体并转入水稻。转基因水稻PCR分析表明,GUS基因已经成功地整合进水稻基因组中。GUS组织化学分析表明,Os252能启动GUS基因在水稻叶、茎以及胚乳中表达。进一步GUS酶活性的测定表明,叶和胚乳中Os252启动子活性分别是35S启动子的1.9和2.5倍。由于Os252来自于水稻,在叶和胚乳中活性高于35S启动子,因此该启动子可望用于水稻基因工程研究。     

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.     

Distribution of Water Channel Protein RWC3 and Its Regulation by GA and Sucrose in Rice （Oryza sativa）

Water channel proteins facilitate water flux across cell membranes and play important roles in plant growth and development. By GUS histochemical assay in RWC3 promoter-GUS transgenic rice (Oryza sativa L. cv. Shenxiangjin 4), one of the members of water channel proteins in rice, RWC3, was found to distribute widely in variety of organs, from vegetative and reproductive organs. Further studies showed that gibberellin (GA) enhanced the GUS activity in the transgenic calli, suspension cells and leaves, whereas ancymidol (anc), an inhibitor of GA synthesis, reduced the GUS activity. Sucrose was found to inhibit the effects induced by addition of GA, suggesting a possible cross-talk between GA and sucrose signaling on regulation of the RWC3 gene expression.     

Expression of CaMV35S-GUS gene in transgenic rice plants

Summary To understand the properties of the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter in a monocotyledonous plant, rice (Oryza sativa L.), a transgenic plant and its progeny expressing the CaMV35S-GUS gene were examined by histochemical and fluorometric assays. The histochemical study showed that -glucuronidase (GUS) activity was primarily localized at or around the vascular tissue in leaf, root and flower organs. The activity was also detected in the embryo and endosperm of dormant and germinating seeds. The fluorometric assay of various organs showed that GUS activity in transgenic rice plants was comparable to the reported GUS activity in transgenic tobacco plants expressing the CaMV35S-GUS gene. The results indicate that the level of expression of the CaMV 35S promoter in rice is similar to that in tobacco, a dicotyledonous plant, suggesting that it is useful for expression of a variety of foreign genes in rice plants.     

pib基因启动子及其诱导启动性初探

将pib基因上游5.7 kb区段取代pCAMBIA1301中gus基因上游的35S启动子构建了pib拟启动区-GUS+ 35S-hpt 基因表达载体pNAR604。经农杆菌介导转化水稻成熟胚愈伤,获得了转基因抗潮霉素愈伤和36株转基因水稻植株。 转基因抗性愈伤和转基因植株根的组织化学GUS活性检测表明,光照培养下的抗性愈伤和转基因植株根不能使X-gluc显色,而暗处理24 h后的抗性愈伤和定植后转基因植株的根能使X-gluc显色。转基因植株GUS荧光定量分析结果表明,GUS表达具有器官特异性,黑暗处理前根的GUS活性最高、茎次之,分别是是叶片的7倍和3倍,叶片中仅有痕量本底。24 h黑暗处理后根、茎、叶中GUS活性都有增加,且叶片中的增加比例最大,其活性仅次于根。5 mmol/L水杨酸和0.3 mol/L NaCl叶面喷施转基因植株24 h后叶片中GUS活性分别为处理前的2.7和3.6倍。初步确定pib拟启动区是一个诱导型启动子。黑暗、水杨酸和NaCl能诱导该启动子启动活性。     

水稻sbe1启动子驱动的反义sbe-GUS融合基因在转基因水稻中的表达

为研究水稻基因启动子对外源基因在转基因水稻中表达的影响,构建了由sbe1启动子引导的反义sbe-GUS融合基因。经农杆菌介导,将不同的融合基因导入水稻中,定量测定转基因水稻植株不同组织中的GUS酶活力。结果表明,sbe1启动子可驱动反义sbe-GUS融合基因在转基因水稻植株的胚乳中高效表达,而在颖壳、胚和茎叶等组织中的表达活性较弱。证实sbe1启动子在驱动外源基因的表达上表现有明显的组织特异性。     

The Commelina Yellow Mottle Virus Promoter Is a Strong Promoter in Vascular Tissue of Transgenic Gossypium hirsutum Plants

Explants of cotton (Gossypium hirsutum L. cv. Jingmian 7) were transformed with Agrobacterium tumefaciens (Smith et Townsend ) Conn LBA4404 harboring an expression cassette composed of CoYMV (Commelina Yellow Mottle Virus) promoter-gus-nos terminator on the plant expression vector pBcopd2. Transgenic plants were regenerated and selected on a medium containing kanamycin. GUS (β-glucuronidase) activity assays and Southern blot analysis confirmed that the chimerical gus gene was integrated into and expressed in the regenerated cotton plants. Plant expression vector pBI121 was also transferred into the same cotton variety and the regenerated transgenic plants were used as a positive control in GUS activity analysis. Evidences from histochemical analysis of GUS activity demonstrated that under the control of a 597 bp CoYMV promoter the gus gene was highly expressed in the vascular tissues of leaves, petioles, stems, roots, hypocotyls, bracteal leaves and most of the flower parts while GUS activity could not be detected in stigma, anther sac and developing cotton fibers of the transgenic cotton plants. GUS specific activity in various organs and tissues from transgenic cotton lines was determined and the results indicated that the CoYMV promoter-gus activities were at the same level or higher than that of CaMV 35S promoter-gus in leaf veins and roots where the vascular tissues occupy a relatively larger part of the organs, but in other organs like leaves, cotyledons and hypocotyls where the vascular tissues occupy a smaller part of the organs the CoYMV promoter-gus activity was only 1/3-1/5 of the CaMV 35S promoter-gus activity. The GUS activity ratio between veins and leaves was averaged 0.5 for 35S-GUS plants and about 2.0 for CoYMV promoter-gus transgenic plants. These results further demonstrated the vascular specific property of the promoter in transgenic cotton plants. An increasing trend of GUS activity in leaf vascular tissues of transgenic cotton plants developing from young to older was observed.     

水稻重复序列RRD3:植物启动子及其在RNA干涉中的应用

RRD3是通过复性动力学从水稻基因组中克隆到的一个中度重复序列,序列分析揭示其含有多个保守的启动子元件,包括4个TATA-boxes和CAAT-box,在Escherichia coli及哺乳动物表达系统中均表现出启动子活性。我们将RRD3片段插入到植物启动子捕获载体pCAMBIA1391Z中,检测RRD3片段是否在植物中也有启动子活性,转基因烟草再生植株和水稻愈伤组织均显示了gusA基因的表达,表明其在单子叶和双子叶植物中均可行使启动子功能。基于RRD3的双效启动子特性,我们设计并构建了植物通用双元RNAi载体pCRiRRD3,适于进行植物的RNA干涉实验研究。我们在植物RNAi载体pCRiRRD3的内含子(200bp)的上下游分别引入了2个多克隆位点,方便了正义及反义片段的接入。转基因烟草植株的GUS组织化学及荧光定量分析表明该载体可有效进行RNA沉默。这些研究结果表明,利用单子叶和双子叶双效活性的RRD3启动子而构建的植物RNAi载体,可同时有效地应用于大部分单子叶和双子叶植物的RNAi实验及研究。