逆境诱导型启动子rd29A的克隆及植物表达载体的构建

根据文献上发表的逆境诱导型启动子rd29A 序列设计并合成了一对引物, 通过PCR 的方法从拟南芥基因组中扩增到rd29A 的启动子序列。根据GenBank 中已发表的转录因子DREB1A基因的cDNA 序列设计并合成了一对引物, 通过RT-PCR 的方法从低温处理的拟南芥总RNA 中扩增出DREB1A 基因的全长cDNA 片段。以植物表达载体pBch 为基础, 构建了由rd29A 调控的DREB1A 基因的植物表达载体pBDR29A, 为利用DREB1A 基因改良植物抗逆性奠定了物质基础。     

Col生态型拟南芥AP3基因启动子克隆及植物表达载体构建

隶属于MADS-Box基因家族的拟南芥花器官B类特征基因APETALA3 (AP3)在花瓣和雄蕊中特异性地表达;AP3基因编码转录因子,与A类和C类特征基因协同作用控制双子叶植物花瓣和雄蕊的发育.研究表明AP3基因启动子为花特异表达启动子.因此,AP3基因启动子的克隆及功能鉴定对于园林植物与花相关的商业性状的定向改良具有重要作用.本文根据GenBank数据库报道的Ler生态型拟南芥(Arabido-psis thaliana) AP3基因启动子序列(U30729)设计了一对特异性扩增引物,基于PCR技术,用高保真的KOD-plus DNA聚合酶扩增了长度为1 767 bp的Col生态型拟南芥AP3基因启动子,并命名为pAtAP3,其GenBank登录号为FJ619533.Bl2seq在线分析表明pAtAP3与U30729序列的相似性达98%,与Col生态型拟南芥BAC克隆T12E18 (AL132971) 9 264～11 030之间的碱基序列相似性达100%,且该段序列的下游基因编码AP3蛋白(CAB81799),说明克隆序列为Col生态型拟南芥AP3基因的启动子.PLACE在线分析表明pAtAP3具有基本的启动子元件TATA-box和CAAT-box,还包含大量与花特异表达相关的顺式元件CArG1、CArG2、CArG3和anther-box等.本试验进一步构建了植物表达载体pAtAP3::GUS,为该启动子的功能鉴定奠定了基础.     

植物基因启动子研究进展

综述了植物基因启动子的核心结构与功能、植物基因启动子的种类：异源组成型启动子(CaMV35S、MMV)和从植物自身克隆的组成型启动子(PTSB1和PPHYB),以及植物中通过按物理因素(温、光、旱、热等)、化学因素(离子、有机物、激素等)和生物因素(病菌、组织器官、发育阶段等)诱导表达的一些启动子,发育时期特异的启动子、器官特异的启动子(根、茎、叶等)和植物中应用的人工双向启动子的研究进展和应用前景。     

植物基因启动子的克隆及其功能研究进展

启动子在植物基因表达调控过程中起着重要作用。对于植物基因启动子的克隆及其功能研究有助于了解信号传递途径和基因表达调控模式,为植物转基因工程研究提供理论依据。本文综述了植物基因启动子的基本结构、类型、克隆方法及功能研究进展,着重介绍了广泛应用于转基因工程的诱导型启动子及启动子功能分析,展望了今后植物启动子的研究方向。     

小蓬NeMT2基因的克隆及其植物表达载体的构建

该研究利用RACE ( Rapid amplification of cDNA ends)技术从小蓬中成功分离编码金属硫蛋白( Metal-lothionein,MT)的cDNA序列,命名为NeMT2,在GenBank中登录号为KT835290。该基因全长590 bp,开放阅读框为237 bp,编码78个氨基酸,编码的氨基酸序列中含有14个半胱氨酸残基( Cys,C),呈C-C,C-X-C,C-X-X-C排列,集中分布在肽链的N端和C端,基因编码蛋白的分子量为7.6036 kD,等电点为4.71。系统发育分析表明,小蓬金属硫蛋白NeMT2与藜科的海蓬子( AEF01492)和盐穗木( AHI62953)同源性最高,其次是甜菜( XP 010667708.1)。生物信息学分析表明,金属硫蛋白NeMT2无信号肽结构,属于非跨膜亲水性蛋白;疏水性分析表明,NeMT2蛋白的35~45个氨基酸之间有较强的疏水性,其中第41位Asp具最强的疏水性(1.444);结构预测分析该蛋白质二级结构的主要元件是无规则卷曲。通过RT-PCR对NeMT2基因的表达分析发现, NeMT2基因在铜矿区和非铜矿区的小蓬叶片中均有表达,但该基因在铜矿区小蓬叶片的表达量明显高于非铜矿区。将小蓬NeMT2基因定向克隆到植物表达载体pCAMBIA1300的35S 启动子下游,构建该基因的植物超表达载体pCAMBIA1300＋NeMT2。该研究结果为进一步研究该基因的功能和小蓬响应重金属胁迫的分子机制提供了一定基础。     

胁迫诱导型启动子在植物抗逆基因工程中的应用

在抗逆基因工程中,大多采用的是组成型表达启动子,组成型表达启动子驱动外源抗逆基因表达虽然可以提高转基因植物的抗逆性,但会导致转基因植株生长迟缓或不育;而胁迫诱导型启动子则可提高转基因植物的抗逆性,不影响其正常生长发育,所以,胁迫诱导型启动子已逐渐用于植物抗逆基因工程。本文介绍不同胁迫诱导型启动子在植物抗逆基因工程中的应用。     

拟南芥干旱胁迫诱导型启动子RD29B驱动AtCKX1基因植物表达载体的构建

从拟南芥基因组中分别克隆AtCKX1基因和RD29B基因5′-侧翼1705bp启动子区域序列,生物信息学表明,AtCKX1含有黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和细胞分裂素的结合位点;RD29B启动子片段中存在ABA响应元件(ABA response element;ABRE)、Myb结合位点、TATA-盒、CAAT-盒等顺式作用元件。分别将AtCKX1和RD29B插入载体pCAMBIA1390,构建了由RD29B驱动的AtCKX1的植物双元表达载体p1390RD29BAtCKX1。     

嗜热脂肪芽孢杆菌启动子克隆载体pFDC4和表达型载体pFDC11的构建

以pPL703的衍生质粒pPGV5为载体,从嗜热脂肪芽孢杆菌CU21总DNA的Sau 3A酶切产物中得到1个0.54kb的启动子片段,它能促进载体上的无启动子的cat-86基因在嗜热脂肪芽孢杆菌及枯草芽孢杆菌中表达。这一片段以正、反向插入pPGV5载体,都能使重组质粒转化CU21原生质体的效率提高10~(?)至10(?)倍。Southern杂交实验表明,这一启动子片段与Imanaka等报道的来自CU21中的隐蔽性质粒pBS02的能提高转化效率的1.6kb Eco RI片段是同源的。利用所得到的0.54kb Sau 3A片段构建了新的启动子克隆载体pFDC4和表达型载体pFDC11,二者都能以很高的效率转化CU21原生质体。     

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。     

高等植物胁迫诱导型启动子的研究进展

逆境胁迫严重影响植物生长发育,降低作物产量。目前在植物抗逆基因工程中,大多使用组成型启动子驱动目的基因表达,组成型启动子的表达虽然能提高转基因植株的抗逆性,但持续过量地表达转化的外源基因有时会阻碍植物的生长且降低其产量。因此,诱导型启动子的研究具有重要的应用价值。该文对近年来植物在逆境胁迫处理下,一些诱导型启动子的种类和功能,可能具有的顺式作用元件,反式作用因子及其研究方法进行了综述。     

种子特异性启动子（napinB promoter）分离，表达载体构建及转基因植物获得

利用PCR技术从油菜Brassica napus H165基因组DNA中分离了napinB启动子,序列分析表明,扩增片段（nap300)与文献报道的napinB启动子相应区域的同源性为97％,将其与gus连接构建种子特异性表达载体,农杆菌介导转化烟草,PCR,Southern结果显示,nap300已整合到烟草基因组DNA,获得了转基因植株。     

含PR启动子的原核高效表达载体的构建及应用

组建了一个仅含P_R启动子的原核高效表达载体pRC,它同时含有cⅠ调控基因、多酶切位点和两个强的转录终止序列.现已成功地用于表达重组人肿瘤坏死因子-α（hTNF-α）、重组人白细胞介素-3（hIL-3）和抗溶菌酶（HEL）抗体Fd基因,表达量均占菌体总蛋白的36％以上.同时还研究了不同的宿主菌和原核增强子序列等因素对P_R启动子载体表达的影响.此外,还比较了分别以P_R、P_L或P_RP_L作为启动子时表达hTNF-α的情况,结果表明,单用P_R或P_L启动子可获得与使用P_RP_L串联启动子一样的高效表达.     

诱导人参发根的rolC基因植物表达载体构建及其在人参中的表达

根据Slightom等RiA₄TL-DNA序列分析结果 ,设计了一对引物 ,以R_i 质粒DNA为模板 ,利用PCR方法对rolC基因进行了扩增。利用pGEM-T载体对rolC基因进行了克隆和测序。结果 ,克隆的DNA片段序列与报道的ORF12阅读框内的rolC序列一致。将pGEM-T-rolC用限制性内切酶SacI酶切 ,与经SmaI酶切CIAP去磷酸化的pUC19质粒重组 ,经蓝白斑筛选得到正向重组的pUC19-rolC。再用Xbal-SacI双酶切pUC19-rolC与pBI121 ,将rolC基因定向克隆到具有CaMV35S启动子的pBI121表达质粒上 ,构建成植物表达载体pBI-rolC。用pBI-rolC转化农杆菌LBA4404构建成的LBA4404 (pBI-rolC)工程菌转化人参子叶 ,获得发根的表达。经PCR扩增分子检测 ,证明rolC基因确已整合到人参发根基因组中。经对转化的人参发根中单体皂苷含量测定 ,发现发根中含有所检测的 7种人参单体皂苷 ,总皂苷含量达 18.55mg/g。     

玉米AGPase基因启动子的克隆及鉴定

以玉米基因组DNA为模板,通过PCR技术扩增得到了腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶AGPase基因编码区上游1912 bp的启动子(AGPasep)序列.该序列包含TATA-box,CAAT-box等一些高等植物特有的启动子基本核心序列,推断其为一种新的启动子.为了验证该序列是否具有启动子功能,构建了含有此序列的植物表达载体pCAM-AGPasep,通过农杆菌介导法转化玉米愈伤组织进行瞬时表达.GUS染色结果表明,该序列可以驱动GUS基因的表达,具有启动子功能.     

鹿茸富脯氨酸多肽-APRP基因融合表达载体的构建及表达

目的:构建鹿茸富脯氨酸多肽(APRP)基因融合表达载体,并诱导表达融合蛋白GST-APRP。方法:以鹿茸顶端组织总c DNA为模板,PCR方法扩增目的片段,连接p MDTM18-T载体,转化E.coli DH5α进行TA克隆。酶切与测序鉴定合格后,将目的片段与p GEX-6P-1质粒连接,完成p GEX-6P-1-APRP融合表达载体的构建。利用原核表达系统进行初步诱导表达。SDS-PAGE蛋白电泳检测蛋白表达情况。结果:PCR成功扩增出目的基因片段,目的基因片段大小为216 bp。提取表达载体质粒经酶切及测序分析证实p GEX-6P-1-APRR融合表达载体构建成功。利用终浓度为0.5 m MIPTG诱导,融合蛋白成功表达,分子量为35 k Da。结论:目前利用基因工程技术获得特定的鹿茸多肽的报道很少。本研究结果表明,利用原核表达系统可在体外对鹿茸富脯氨酸多肽基因(APRP)进行融合表达,并且融合蛋白GST-APRP以可溶形式表达,有利于进一步研究APRP。这也为研究其他鹿茸多肽单体成分提供重要参考。     

麦冬OjRCA基因植物表达载体的构建

Rubisco活化酶(RCA)对光合关键酶Rubisco具有重要的调节作用.以植物表达裁体pBI121为基础,设计分别带有酶切位点Sma Ⅰ和Sac Ⅰ的一对特异引物,以麦冬叶片总RNA反转录得到的第一条cDNA链为模板,扩增得到目的基因OjRCA.用Sma Ⅰ和Sac Ⅰ双酶切目的基因及表达载体pBI121,回收后利用T4DNA连接酶连接,获得植物表达载体pBI121-OjRCA.通过冻融法将所获得的植物表达裁体导入根癌农杆茵EHA105菌株中,为该基因的功能鉴定及通过农杆菌介导法将OjRCA基因导入植物提高相关抗性提供参考.     

拟南芥AtVQ29基因的克隆与植物表达载体构建

目的:VQ模序蛋白是植物中所特有的一类具有高度保守序列的蛋白质,广泛参与植物的生长发育与逆境反应,本研究拟克隆拟南芥的AtVQ29基因并进一步构建由组成型启动子CaMV 35S驱动的植物表达载体pSN1301-AtVQ29。方法:采用CTAB法提取拟南芥基因组DNA,根据已报道的AtVQ29基因序列设计并合成引物,通过PCR技术扩增获得拟南芥AtVQ29基因,经T载体克隆后测序。利用生物信息学软件对序列进行初步分析,同时基于基因重组技术构建植物表达载体。结果:序列分析表明已成功克隆AtVQ29基因,该基因编码区全长为372bp,共编码123个氨基酸残基,具有保守的VQ模序。并进一步构建了由组成型启动子CaMV 35S驱动的AtVQ29基因植物表达载体pSN1301-AtVQ29。结论:本研究所构建的AtVQ29基因植物表达载体能够在转基因植株中过量表达AtVQ29基因,为后期开展基因功能研究与植物基因改良奠定了基础。     

载有磷酸甘油激酶基因启动子的新表达载体的构建以及在发酵性丝孢酵母中启动外源基因的表达研究

利用简并PCR技术从一株丝孢酵母(Trichosporon sp.)中克隆到磷酸甘油激酶基因的部分序列,然后利用染色体步移的方法克隆到了已知片段的上游序列约950bp。通过启动子序列分析软件分析,发现序列中含有启动子所需的必须元件如TATA BOX和CAAT BOX等,因此确定克隆到的基因片段含有启动子序列。将潮霉素基因置于该启动子下构建了丝孢酵母整合型表达载体pTFPH,并转化发酵性丝孢酵母(Trichosporon fermentans),转化后的酵母能够在含有潮霉素的抗性选择性平板长出,而未进行转化的对照菌株则不能生长。以上试验证明:丝孢酵母的磷酸甘油激酶基因启动子具有启动异源基因在发酵性丝孢酵母中表达的功能,这个结果为油脂酵母工程菌的构建和开发新的酵母表达宿主奠定了基础。