刺五加鲨烯环氧酶基因DNA和启动子的克隆与分析

本研究以刺五加鲨烯环氧酶(squalene epoxidase,SE)基因的c DNA序列为基础设计特异性引物,利用PCR和TAIL-PCR扩增SE DNA的全长序列,结合Plant CARE等软件,对启动子中的作用元件进行生物信息学分析。克隆得到长6 307 bp的刺五加SE DNA和启动子序列,包含8段外显子、7段内含子及两端的非翻译区,编码554个氨基酸;上游启动子序列长1 907 bp,含36个TATA-box,27个CAAT-box,此外还有茉莉酸甲酯调控元件、脱落酸调控元件以及光调控元件等多种顺势作用元件,表明SE基因表达受植物激素、光照以及温度等多种因素的调控。     

竹节参鲨烯环氧酶基因的克隆与生物信息学分析

根据已报道的植物鲨烯环氧酶(SE)基因特异性引物克隆竹节参SE基因.结果表明,克隆得到竹节参SE全长为1 632 bp,编码539个氨基酸,命名为PjSE.生物信息学分析指出,PjSE基因的氨基酸序列与人参属植物人参、三七、越南人参的同源性依次为99％、98％和98％.推测PjSE基因定位于线粒体(mTP)、叶绿体(cTP)和分泌途径(SP).PjSE基因存在保守结构域FAD结合位点,含4个跨膜结构域和7个motif结构位点.PjSE蛋白二级结构以无规则卷曲(Random coli)和α-螺旋(Alpha helix)为主要结构元件,延伸链(Extended strand)和β转角(Beta turn)分散于整个蛋白质中,百分比依次占40.82％、37.48％、15.77％、5.94％;该蛋白能折叠形成典型的三维结构.     

竹节参鲨烯环氧酶基因的克隆与生物信息学分析

根据已报道的植物鲨烯环氧酶(SE)基因特异性引物克隆竹节参SE基因.结果表明,克隆得到竹节参SE全长为1 632 bp,编码539个氨基酸,命名为PjSE.生物信息学分析指出,PjSE基因的氨基酸序列与人参属植物人参、三七、越南人参的同源性依次为99％、98％和98％.推测PjSE基因定位于线粒体(mTP)、叶绿体(cTP)和分泌途径(SP).PjSE基因存在保守结构域FAD结合位点,含4个跨膜结构域和7个motif结构位点.PjSE蛋白二级结构以无规则卷曲(Random coli)和α-螺旋(Alpha helix)为主要结构元件,延伸链(Extended strand)和β转角(Beta turn)分散于整个蛋白质中,百分比依次占40.82％、37.48％、15.77％、5.94％;该蛋白能折叠形成典型的三维结构.     

苹果果实β-半乳糖苷酶基因启动子的克隆与功能分析

根据已发表的苹果基因组序列设计特异引物,克隆得到苹果品种‘嘎拉’中β-半乳糖苷酶基因(Md-gal)的启动子。序列分析表明,该启动子除含有大多数高等植物启动子具有的保守元件外,还含有大量光响应元件和与激素相关的顺式作用元件,主要有赤霉素响应元件(GARE-motif和P-box)、茉莉酸甲酯(MeJA)应答元件(CGTCA-motif和TGACG-motif)和生长素响应元件(TGA-element);构建5个不同长度Md-gal启动子和GUS基因融合的瞬时表达载体,并进行苹果果实和烟草叶片转化试验,结果显示,5个启动子均具有启动子活性,在Md-gal启动子序列中激活与抑制调节元件并存,正调控元件位于-1206~-754bp区域,负调控元件位于-754~-597bp区域;对Md-gal启动子进行激素响应分析结果显示,激素处理可对其产生诱导作用,且MeJA处理后GUS活性最高。研究表明,Md-gal启动子具有真核基因启动子的基本结构特征和正负调控特性,可响应外源激素处理,可能在苹果果实生长发育和成熟软化方面具有一定的作用。     

毛白杨PtoLBD12基因启动子的分离鉴定和胁迫应答模式分析

为了探究毛白杨(Populus tomentosa)LBD12基因对逆境胁迫的响应,本研究利用PCR技术从毛白杨中克隆了PtoLBD12基因的启动子序列;采用生物信息学技术对该基因启动子的顺式作用元件进行分析,并对其响应不同胁迫信号的时空表达模式进行分析;最后利用该基因启动子驱动GUS报告基因,构建了毛白杨GUS报告植株;对该转基因植株进行不同胁迫处理,GUS染色分析其启动子活性。结果表明,克隆获得的PtoLBD12基因启动子具有多种顺式作用元件,包括大量的光响应元件、防御和应激响应元件(TC-rich repeats)、脱落酸(ABA)响应元件、茉莉酸甲酯(MeJA)响应元件、生长素(IAA)响应元件和赤霉素(GA)响应元件等。组织表达模式分析结果表明,PtoLBD12基因主要在根和茎中表达,在叶的表达较少。PtoLBD12基因对不同胁迫信号响应模式分析结果发现,毛白杨PtoLBD12基因显著受到高温、低温、ABA和IAA的诱导表达。综上,研究结果表明PtoLBD12与毛白杨响应逆境胁迫密切相关,该基因能够响应多种逆境胁迫信号。本研究为深入阐明PtoLBD12基因调控毛白杨逆境胁迫响...     

R2R3-MYB转录因子PnMYB1调控三七皂苷生物合成

旨在明确PnMYB1转录因子对三七皂苷生物合成具有调控作用。利用RACE技术获得PnMYB1基因全长,对PnMYB1进行系统发育树分析;构建PnMYB1植物过表达载体并侵染三七细胞,检测转基因三七细胞中人参皂苷R1、Rg1、Re、Rb1和Rd的含量;将PnMYB1与鲨烯合酶(PnSS)、鲨烯环氧化酶(PnSE)、达玛烯二醇合成酶(PnDS)和环阿屯醇合成酶(PnCAS)等参与三七皂苷生物合成途径的关键酶的基因启动子共转染烟草叶片,进行瞬时表达分析,利用GUS表达系统验证PnMYB1转录因子能否与三七皂苷生物合成关键酶基因的启动子相互作用。结果显示,PnMYB1转录因子属于R2R3-MYB家族;在过表达PnMYB1的三七细胞中,五种重要三萜皂苷在转基因细胞中均有不同程度的增加,进一步分析证明PnMYB1转录因子通过激活PnSE和PnDS的启动子,促使PnSE和PnDS的表达水平显著升高,进而实现对三七皂苷生物合成的调控。PnMYB1转录因子可以同时调控三七皂苷生物合成途径中两个关键酶基因的表达,从而影响三七皂苷的生物合成。     

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。     

拟南芥干旱诱导型启动子RD29A驱动花生AhNCED1基因双元表达载体的构建

从拟南芥基因组中克隆RD29A基因5'-侧翼520bp启动子区域序列,生物信息学分析表明,该启动子片段中存在脱水胁迫响应元件(DRE)、ABA响应元件(ABRE)、TATA-box、CAAT-box等顺式作用元件。构建了干旱诱导型启动子AtRD29Ap驱动花生AhNCED1基因的植物双元表达载体pAtRD29Ap::AhNCED1。     

昆虫启动子的研究及应用

启动子(promotor)作为基因时空表达调控的重要元件,与RNA聚合酶结合形成转录起始复合体,控制着基因表达的起始时间和表达水平。对启动子的研究可以更好地阐明基因表达调控的机制,为解析基因调控网络奠定基础。本文对昆虫启动子研究方法进行综述,主要阐述昆虫启动子及其特定元件的鉴定方法,以及昆虫启动子的应用。     

空间飞行水稻pi-hit-1基因启动子功能分析

pi-hit-1基因是本实验室通过空间诱变找到的一个水稻新基因。为了对pi-hit-1基因启动子结构和功能进行研究,首先使用植物启动子分析数据库(PlantProm DB-TSSP,TFSEARCH,PLACE及PlantCARE)对该基因转录调控区序列进行预测分析,结果显示该基因上游调控区存在多个顺式元件,主要集中在翻译起始位点前300bp的区域,转录起始位点位于翻译起始位点前100bp,在转录起始位点前132bp存在TATA box元件。凝胶电泳迁移率实验(EMSA)发现翻译起始位点上游约300bp存在转录因子特异结合位点,为该基因的核心启动子,这与预测结果一致。采用系统生物学的方法研究水稻新基因pi-hit-1启动子结构,发现了该基因的核心启动子元件,为研究空间环境如何影响基因的转录调控提供了重要依据。     

毛白杨PtSEP3-1基因启动子的克隆分析及其表达载体构建

SEP(SEPALLATA)类基因属于花器官发育ABCDE模型中的E类基因,拟南芥中的研究表明该类基因可能具有控制花器官形态发育以及激活其它类型基因的功能,是一类花发育过程中的关键基因。因此,研究杨树SEP类基因启动子表达特性对于杨树的开花调控研究具有重要意义。本文根据毛白杨SEP3基因和毛果杨基因组序列设计引物,通过PCR获得了PtSEP3-1基因上游2000bp的序列。序列分析结果表明该序列具有启动子的基本元件TATA-box和CAAT-box,还包含大量光响应元件ACE、Box I和Box4等,此外还有脱落酸响应元件ABRE,赤霉素响应元件GARE-motif以及胁迫响应元件HSE、TC-richrepeats等。进一步构建了一个以PtSEP3-1启动子驱动GUS基因的植物表达载体pPtSEP3-1protest,为该启动子的功能鉴定奠定了基础。     

儿童孤独症相关基因NRXN1β启动子功能分析

Neurexins是神经特异性突触蛋白,Neurexin1β结构的异常与孤独症密切相关。为分析孤独症相关基因NRXN1β最小启动子和调节基因转录的功能元件,本文构建了含NRXN1β基因上游调控区不同区域的荧光素酶报告基因质粒,转染HEK293细胞后,利用检测双荧光素酶报告基因的转录活性以确定NRXN1β基因最小启动子区,进而筛选出相应的显著增强或抑制报告基因活性的功能区;同时,为鉴定顺式作用元件,利用基因定点突变技术对基因功能区内和临近DNA序列进行连续的碱基突变;最后,采用转录因子预测工具对启动子功能区内的转录调控元件进行分析。结果首次发现NRXN1β最小启动子区位于?88~+156 bp,?88~?73 bp和+156~+149 bp可增强启动子活性,+229~+419 bp可抑制启动子活性,且?84~?63 bp为能够显著性增强启动子活性的顺式作用元件,该区域可能存在DBP(Albumin D-site-binding protein,DBP)和ABF1(Autonomously replicating sequence-binding factor 1,ABF1)两个转录因子结合位点。     

海巴戟ACO基因启动子的克隆及功能初步验证

为了进一步明确海巴戟(Morinda citrifolia Linn.)ACO基因(GenBank登录号:ARB05681.1)功能,本研究通过染色体步移法克隆得到2 066 bp启动子.该区域除了含有大量TATA-box、CAAT-box等启动子核心元件外,还含有乙烯等植物激素响应元件、胁迫和防御相关元件、光相关元件...     

蛹虫草hat启动子的克隆及功能分析

从蛹虫草中克隆出1个组蛋白乙酰转移酶(Histone acetyltransferase)基因的hat启动子,长度为1 509 bp,并对该启动子的序列进行详细分析。依据作用元件预测结果显示,hat启动子含有CAAT-box和TATA-box等典型的顺式作用元件,以及参与光响应的顺式作用元件G-box,参与水杨酸响应的顺式作用元件SARE等。将hat启动子连接于报告基因绿色荧光蛋白基因gfp (Green fluorescence gene)的上游,与gfp融合基因表达构建来鉴定启动子的活性。经过农杆菌转化,得到的疑似转化子进行PCR验证、gfp表达水平分析及荧光检测,结果表明：该启动子在蛹虫草菌丝中有较强的驱动GFP表达的能力,在荧光显微镜下可以观察到转化子具有强烈的绿色荧光。开展此研究为食用菌菌种改造提供启动子元件及建立高效的蛹虫草异源基因表达体系奠定基础。     

月季品种‘绿萼’Rc AG基因启动子克隆及分析

月季品种‘绿萼’(Rosa chinensis‘Viridiflora’)是中国古老月季最宝贵资源之一,其花瓣、雄蕊及雌蕊均萼片化。本研究以花器官正常发育的月季品种‘月月粉’(R. chinensis‘Old Blush’)为对照,利用实时荧光定量PCR技术对RcAG基因在‘绿萼’花器官中的表达情况进行分析,阐明RcAG基因在‘绿萼’花器官发育中的作用。结果显示,RcAG基因在‘绿萼’中的表达明显下调。进一步克隆‘绿萼’和‘月月粉’的RcAG基因启动子,序列分析结果表明两个启动子均含有TATA、TATC-box和MBS等顺式作用元件,但在‘绿萼’RcAG基因启动子中发现了光响应元件MRE和昼夜节律调控元件Circadian,而光响应元件TCT-motif只在‘月月粉’RcAG基因启动子中被发现。同时,本研究采用重亚硫酸盐测序技术分析了‘绿萼’和‘月月粉’RcAG基因启动子甲基化的情况,发现‘绿萼’RcAG基因启动子区域中有4个CpG位点均发生甲基化,其甲基化程度远高于‘月月粉’。研究结果表明RcAG基因在‘绿萼’花器官中的下调表达可能与其启动子的顺式作用元件及甲基化修饰相关。     

花生ARAhPR10基因启动子序列的克隆及分析

PR10(pathogenesis-related class10protein)类蛋白与植物的抵御外来病害及系统获得性抗性(SAR)有着紧密联系,本文采用基于PCR的基因组DNA步移法,从抗黄曲霉花生品种粤油20中克隆ARAhPR10(Aspergillus flavus-resistant AhPR10)基因起始密码子ATG上游256bp类似启动子序列,并对其进行植物顺式作用元件数据库PLACE预测分析。结果表明,该类似启动子序列含有4处TATA box和2处CAAT box保守的启动子结构元件,还有6处W-box、1处BIHD1和3处GT-1motif抗逆应答元件,其中W-box常见于PR蛋白的启动子区内参与病程应答。我们初步认为本研究克隆的序列可能是ARAhPR10基因的启动子。     

矮牵牛PMADS9基因启动子的克隆及分析

矮牵牛PMADS9基因是MADS-box基因AGL15亚家族的成员。该亚家族基因可能具有调控开花时间、抑制花器官衰老脱落和促进体胚形成等功能。本文应用YADE和hiTAIL-PCR等方法,克隆了PMADS9基因5′端翻译起始位点上游1853bp的启动子区域序列(FJ798977);RACE分析发现该基因至少有4个转录起始位点,2个位于编码区第一外显子内。启动子调控元件分析显示,PMADS9启动子富集花粉和种子发育过程中特异表达元件和与环境应答相关的元件;AGL15同源基因启动子存在非常保守的RY-repeat元件,启动子的保守性与物种的遗传距离不一致;推测PMADS9启动子翻译起始位点上游200～400bp和800～1000bp区域具重要功能。     

水稻OsWRKY89启动子紫外线-B反应元件区的鉴定

植物需要利用太阳光能进行光合作用,因而不可避免地受到紫外线-B(UV-B) 辐射的影响．为了鉴定水稻WRKY转 录因子OsWRKY89基因启动子中的UV-B反应相关元件,分析了转启动子不同缺失片段与gus融合基因的水稻幼苗,发现在该启动子中存在UV-B反应元件,位于基因翻译起始位点上游-1 213～-1 188之间的25 bp区域,碱基序列为AAGATCTACCATTGCTCTATAGCTT．结合OsWRKY89和UV-B诱导上调表达基因启动子序列分析发现,该元件区在水稻UV-B反应基因启动子上具有高度的保守性,而且与已知保守的光反应元件位置邻近,表明该区域在水稻UV-B反应的转录调控中可能具有重要功能．     

‘赤霞珠’葡萄Vv5GT3基因启动子的克隆及其对光照的响应

本研究利用PCR技术从’赤霞珠’葡萄(Vitis vinifera L.cv Cabernet Sauvignon)基因组DNA中扩增得到与花色素3,5-O-双葡萄糖苷合成相关的Vv5GT3基因的启动子。对启动子序列的顺式作用元件进行预测分析发现,Vv5GT3基因的启动子序列除了含有植物启动子的基本结构元件外,还有多个与胁迫和激素诱导相关的顺势调控元件。以荧光素酶基因(Luc)作为为报告基因,构建了Vv5GT3基因启动子的植物表达载体p CAMBIA1300-Vv5GT3 promoter。以根癌农杆菌GV3101感受态细胞为受体,转化植物融合表达载体进行瞬时表达,并对启动子进行了功能活性分析,结果表明该启动子能够驱动Luc报告基因在烟草叶片组织中表达。用不同的光照条件处理被农杆菌侵染的烟草叶片,结果显示长时间光照有利于启动子的激活,而遮光减弱了Vv5GT3启动子的活性。