甘蔗ScMOC1基因启动子的克隆与瞬时表达分析

MOC1属于植物特有的GRAS家族蛋白基因,是调控植物腋芽形成发育的关键基因。启动子对基因转录效率起直接调控作用,其功能分析可以精确定位基因的表达部位、发育阶段和调控机制,克隆甘蔗腋芽形成发育关键基因ScMOC1的启动子序列,研究其功能对该基因表达调控机制具有重要意义。本研究以我国主栽甘蔗品种新台糖22号(ROC22)的基因组DNA为模板,通过基因组步移和巢式PCR技术克隆到ScMOC1起始密码子ATG上游1874 bp的启动子序列。PlantCARE在线分析预测表明,该序列包含多个真核生物启动子必需的核心元件TATA-box、CAAT-box以及与光响应、激素响应和分生组织表达等相关的顺式作用元件,推测ScMOC1启动子可通过激素诱导调控ScMOC1表达,且该启动子可能通过分生组织表达顺式调控元件CAT-box参与ScMOC1对甘蔗分蘖的调控。将获得的启动子序列替换pBI121质粒中的CaMV35S启动子驱动下游GUS基因表达进行活性分析,结果表明:本研究克隆的启动子片段能驱动GUS基因在甘蔗嫩叶中瞬时表达。5′缺失分析表明该启动子的基础启动子序列在起始密码子ATG上游350～500 bp之间。该结果为后续ScMOC1的调控机制研究奠定了良好的基础。     

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。     

辽宁碱蓬胆碱单加氧酶(CMO)基因启动子分离及功能元件分析

根据已知的辽宁碱蓬CMO cDNA 5′端序列设计两个基因特异的反向引物(CR1,CR2),通过衔接头PCR获得了CMO基因起始密码子上游498 bp的序列。根据所获得的序列设计两个基因特异的反向引物(CR3,CR4),用CR2、CR3、CR4分别与4个简并引物配对,通过TAIL-PCR扩增,获得了约2 kb的序列。经Sequencer软件拼接上述两段序列,获得了CMO基因起始密码子上游2,332 bp的序列。用TSSP-TCM软件分析此序列,预测出转录起始点(C)位于起始密码子上游128 bp处,由此我们获得了2,204 bp的SlCMO启动子序列。用PLACE软件分析此序列,发现该序列具有启动子的基本元件TATA-box、CAAT-box,包含多个胁迫诱导元件,如盐诱导元件GAAAAA,冷胁迫诱导元件CANNTG,ABA 响应因子NAACAA,水胁迫元件CGGTTG和伤害诱导元件GTTAGGTTC等,是一个强的胁迫诱导启动子。辽宁碱蓬胆碱单加氧酶基因盐诱导启动子的获得,为盐诱导启动子功能元件分析提供了可能,为进一步研究启动子结构与功能的相互关系、CMO基因的表达调控机制奠定了基础。     

辽宁碱蓬甜菜碱醛脱氢酶基因(BADH)启动子分离及序列分析

根据已知的辽宁碱蓬BADHcDNA5′端序列设计两个基因特异的反向引物(BR1,BR2),通过衔接头PCR获得了BADH基因起始密码子上游265bp的序列。根据所获得的序列设计两个基因特异的反向引物(BR3,BR4),用BR2、BR3、BR4分别与4个简并引物配对,通过TAILPCR扩增,获得了约2kb的序列。经Sequencer软件拼接上述两段序列,获得了BADH基因起始密码子上游2055bp的序列。用TSSPTCM软件分析此序列,预测出转录起始点(T)位于起始密码子上游62bp处,由此获得了1993bp的SlBADH启动子序列。用PLACE软件分析此序列,发现该序列具有启动子的基本元件TATAbox、CAATbox,包含多个胁迫诱导元件,如盐诱导元件GAAAAA,抗冻、缺水、脱落酸、抗寒元件CANNTG,伤害诱导元件ANATTNCNN,热激元件ATAAATGT等,是一个强的胁迫诱导启动子。     

拟南芥VHA-c3启动子的GUS基因融合表达

VHA-c3基因是拟南芥液泡H+-ATPase c亚基的5个同源基因之一,已有研究结果表明其与植物抗非生物胁迫有关。本论文在克隆不同长度VHA-c3基因上游调控序列的基础上,利用GUS报告基因,研究了VHA-c3基因的植物组织及器官定位。结果表明：VHA-c3起始密码子上游772bp的序列内存在着VHA-c3基因的基本启动子元件,可指导基因组成型表达在拟南芥的叶片、表皮毛、叶柄、根、雄蕊、柱头和萼片;在VHA-c3起始密码子ATG上游2812bp-2234bp片段和1496bp-772bp片段中各存在一个负调控元件,在2234bp-1496bp片段中存在一个正调控元件,它们的存在可控制基因在气孔中的表达。     

盐角草磷酸乙醇胺N-甲基转移酶基因（SePEAMT）启动子的克隆及瞬时表达

磷酸胆碱是合成磷脂酰胆碱和甘氨酸甜菜碱的重要前体,磷酸乙醇胺N-甲基转移酶（PEAMT）是磷酸胆碱合成的关键酶。根据已知的SePEAMT cDNA5'端序列设计两个基因特异的反向引物(PP1,PP2),通过锚定PCR获得了PEAMT起始密码子上游1249bp的序列。RLM-RACE反应确定其转录起始位点A位于起始密码子上游301bp处,由此获得了948bp的SePEAMT启动子序列。PlantCARE和PLACE在线启动子预测工具分析表明：该序列除了含有启动子的基本元件TATA-box和CAAT-box外,还含有一些胁迫诱导元件（如ABRE、HSE、LTR）和花粉特异的激活元件AGAAA。构建了SePEAMT启动子与报告基因GUS 融合的表达载体pPro,并通过农杆菌介导的叶盘法转化烟草,染色结果表明SePEAMT启动子可以有效地驱动GUS基因的瞬时表达。     

巴西橡胶树 HbNAC1基因启动子的克隆及序列分析

NAC转录因子是植物特有的一类转录调控因子,在植物的生长发育、激素调节和境胁迫应答中具有重要的功能。为研究NAC转录因子在巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)抗逆胁迫中的功能,本项目组根据巴西橡胶树NAC转录因子-HbNAC1基因序列,通过Genome Walking方法从巴西橡胶基因组DNA中获得了长度为1861bp的HbNAC1基因的5’调控区片段,序列分析表明该段序列含有一个典型的真核生物核心启动子区域,转录起始位点T位于起始密码子上游52bp处。该启动子序列除了含有TATA-box、CAAT-box等基本顺式作用元件外,还具有茉莉酸响应元件以及大量光顺式作用元件和逆境胁迫诱导相关的顺式调控元件,这表明HbNAC1基因在橡胶树逆境胁迫应答过程具有重要功能,其启动子可能是一个光诱导型和组织特异性启动子。     

水稻OsNRT1-d启动子的分离和功能分析

采用PCR技术,从水稻基因组中分离到OsNRT1-d读码框上游2 019 bp序列.序列分析表明:在起始密码ATG上游-189 bp和-127 bp处分别存在CAAT-box和TATA-box,具有典型的启动子结构.推测的转录起始位点CAC位于起始密码ATG上游-93 bp处.将OsNRT1-d启动子5′-端系列缺失后,分别与GUS报告基因融合,获得的NRT2019∷GUS、NRT1196∷GUS 和NRT719∷GUS转基因载体.农杆菌介导转化水稻,获得的转基因水稻均能启动下游GUS报告基因在水稻的根、叶、花颖和种子中表达;将转基因水稻幼苗放在滤纸上紧急干旱处理和用15% PEG6000进行模拟干旱处理,GUS基因的表达量明显升高,且干旱应答元件在-719 bp～-1 bp的范围内;GUS活性分析表明:OsNRT1-d启动子对ABA、NaCl、(NH4)2SO4、KNO3和Gln等信号没有应答反应.     

小麦TaPSG719基因启动子的分离及序列分析

TaPSG719基因是从小麦中分离的花粉特异性表达基因,其功能未知。克隆和分析该基因的启动子有助于研究该基因的功能,解析小麦花器官的发育调控机制。本研究根据已报道的TaPSG719基因cDNA序列为基础设计引物,经过两次反向PCR获得了该基因起始密码子上游1776bp的调控序列。应用PLACE和PlantCARE数据库系统对该序列进行分析研究,发现其具有启动子的基本元件TATA—box和CAAT—box、两种花粉特异性调控元件AGAAA和GTGA及光反应和激素响应元件。     

小麦TaPSG719基因启动子的分离及序列分析

TaPSG719基因是从小麦中分离的花粉特异性表达基因,其功能未知。克隆和分析该基因的启动子有助于研究该基因的功能,解析小麦花器官的发育调控机制。本研究根据已报道的TaPSG719基因cDNA序列为基础设计引物,经过两次反向PCR获得了该基因起始密码子上游1776bp的调控序列。应用PLACE和PlantCARE数据库系统对该序列进行分析研究,发现其具有启动子的基本元件TATA-box和CAAT-box、两种花粉特异性调控元件AGAAA和GTGA及光反应和激素响应元件。     

小麦TaPSG719基因启动子的分离及序列分析

TaPSG719基因是从小麦中分离的花粉特异性表达基因,其功能未知.克隆和分析该基因的启动子有助于研究该基因的功能,解析小麦花器官的发育调控机制.本研究根据已报道的TaPSG719基因cDNA序列为基础设计引物,经过两次反向PCR获得了该基因起始密码子上游1776 bp的调控序列.应用PLACE和PlantCARE数据库系统对该序列进行分析研究,发现其具有启动子的基本元件TATA-box和CAAT-box、两种花粉特异性调控元件AGAAA和GTGA及光反应和激素响应元件.     

水稻OsHAK26启动子的克隆及瞬时表达分析

对水稻KT/HAK/KUP钾离子转运蛋白家族OsHAK26起始密码子上游2 064bp序列进行分析,发现该序列除了具备TATA-Box、CAAT-Box等基本启动子元件外,还含有许多发育、激素、非生物胁迫等响应元件以及KT/HAK/KUP家族启动子普遍存在的元件。用该片段及5'端缺失的-1 473bp、-963bp、-441bp、-193bp四个片段分别取代植物瞬时表达载体pBI-221的CaMV35S启动子区域,并利用拟南芥叶肉原生质体进行瞬时表达分析。结果表明,这五种片段都具有一定的启动活性,随着长度减小,活性下降,但缺失-963bp~-441bp之间的片段却导致活性显著回升,推断该区段含有抑制元件,缺失-441bp~-193bp之间的片段导致活性大幅下降,推断-441bp~-193bp为OsHAK26基因启动子的核心启动区域。     

辽宁碱蓬甜菜碱醛脱氢酶基因（BADH）启动子分离及序列分析

根据已知的辽宁碱蓬BADH cDNA 5′端序列设计两个基因特异的反向引物（BR1,BR2）,通过衔接头PCR获得了BADH基因起始密码子上游265 bp的序列。根据所获得的序列设计两个基因特异的反向引物（BR3,BR4）,用BR2、BR3、BR4分别与4个简并引物配对,通过TAILPCR扩增,获得了约2 kb 的序列。经Sequencer软件拼接上述两段序列,获得了BADH基因起始密码子上游2055 bp的序列。用TSSPTCM软件分析此序列,预测出转录起始点（T）位于起始密码子上游62 bp处,由此获得了1993 bp的SlBADH启动子序列。用PLACE软件分析此序列,发现该序列具有启动子的基本元件TATAbox、CAATbox,包含多个胁迫诱导元件,如盐诱导元件GAAAAA,抗冻、缺水、脱落酸、抗寒元件CANNTG,伤害诱导元件ANATTNCNN,热激元件ATAAATGT等,是一个强的胁迫诱导启动子。     

人细胞周期相关激酶启动子的克隆和初步分析

克隆人的细胞周期相关激酶(CCRK)基因启动子,分析与其表达有关的转录调控因子。通过巢式PCR方法,从人的基因组总DNA中分离出CCRK基因5′端非翻译区大小为1072bp的片段。这段片段的3′端起始点在第一个外显子里第一个翻译密码子ATG( 1)上游128bp处。以1072bp为模板,对启动子进行5′端删除分析,分别扩增951bp(-1072／-128)、564bp(-692／-128)、313bp(-441／-128)、127bp(-239／-128)的片段,与pGL3-Basic荧光素酶报告载体重组构建,人工加上克隆位点,5′端带有KpnI、3′端带有XhoI位点。瞬时转染恶性神经胶质瘤细胞株U373,通过双荧光素酶活性进行分析。对分离出的1072bp的片段进行测序,结果与GenBank(Accession AF035013)的序列比较,同源序列达到98％。双荧光素酶活性分析564bp片段有最强的活性,313bp片段为有活性的最小片段。本研究为进一步研究分析CCRK的核心启动子和与其相关的转录因子奠定基础。     

含不同长度前C序列的乙型肝炎病毒核心抗原基因在重组痘苗病毒中的表达

核酸序列分析表明,乙型肝炎(乙肝)病毒核心抗原基因(C基因)编码区内存在两个ATG。目前认为第二个ATG为乙肝病毒C抗原的起始密码子,两个ATG之间的序列称为前C序列,共87bp。Uy、Rutter、Roossinck及景新等的研究表明,含前C序列时,C基因在大肠杆菌中的表达是形成具有HBeAg活性的P25~e膜蛋白,在哺乳动物细胞中的表达则是形成分泌性的HBeAg;不含前C序列时,在大肠杆菌和哺乳动物细胞中均形成P21~e     

棉铃虫核多角体病毒lef—3基因的序列分析

在棉铃虫核多角体病毒 (HelicoverpaarmigeraSingle nucleocapsidNucleopolyhedrovirus ,HaSNPV)基因组中发现了lef 3基因 ,该基因位于病毒基因组的BamHⅠ F片段上 ,全长 114 0bp ,编码 379个氨基酸 ,预计蛋白质分子量为 4 4kD ,启动子区具有TATAbox ,位于起始密码子ATG上游 4 0～ 4 3nt处 ,在终止密码子下游具典型的 poly(A)终止信号AATAAA。并且在它的氨基酸序列的N -端也具有一个类似SSB保守序列的基元结构     

苹果α-法尼烯合酶基因的启动子序列及同源基因

本文通过设计引物进行PCR扩增α-法尼烯合酶(AFS)基因的5'端区段并测序,获得510bp的‘国光’苹果AFS基因启动子和5'端非翻译区(5'UTR)序列,已在GenBank注册(登录号FJ263961)。序列分析结果表明,该序列具有典型的启动子特征,在转录起始点上游-46bp处有一个TATA盒,-93bp处有一个CAAT盒,-84bp处有一个W盒和-436bp处有一个热胁迫反应顺式作用元件GAAATTTTTT。与‘皇家嘎拉’苹果的AFS基因启动子序列(GenBank登录号AY786553.1)比对,本研究发现‘国光’苹果AFS基因启动子序列中有6个碱基(-186T,-207T,-283C,-301A,-413A和-433A)发生变异,‘皇家嘎拉’苹果AFS基因启动子序列相应位置的碱基分别为碱基缺失、-206C、-282G、-300G、-412G和-432G。重要的是,其中‘国光’苹果-413A碱基变异为G发生在一个热胁迫反应顺式作用元件GAAATTTTTT中,苹果虎皮病发生和AFS基因的转录表达是否受到这一碱基变异的影响值得进一步探讨。本研究结果还表明,在苹果AFS基因启动子和5'UTR序列中存在一个正向重复序列1(R9+IR18+R9),重复单元R9长度9bp,转录起始点位于其长度18bp的IR18区段。有趣的是,本研究新发现了一个与AFS基因启动子和5'UTR序列高度同源的450bp基因片段(GenBank注册登录号FJ469631),该同源片段缺失AFS基因中的27bp序列(R9+IR18,包含转录起始点)。据我们所知,这是果树中存在AFS基因启动子同源序列的首次报道。     

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。     

柠条锦鸡儿CkGR基因克隆及功能分析

通过RACE技术从柠条锦鸡儿中克隆得到一个新的GR基因,全长2 122 bp,包括5'非翻译区(5'-UTR)57 bp,3'非翻译区(3'-UTR)415 bp,开放阅读框(ORF)1 650 bp,编码550个氨基酸,推测的蛋白质分子量为59.2k Da,理论等电点为8.2,命名为Ck GR。Ck GR与鹰嘴豆Ca GR的同源性较高,为90.1%。利用染色体步移法克隆得到Ck GR起始密码子ATG上游648 bp的启动子序列,Plant CARE软件分析表明,该序列具有启动子的基本元件CAAT-box和TATA-box以及多种与逆境胁迫相关的顺式调控元件。实时荧光定量PCR分析表明,Ck GR在柠条锦鸡儿的根、茎和叶中均有表达,没有组织特异性;Ck GR的表达受低温、高盐和干旱胁迫的诱导,表明Ck GR在柠条锦鸡儿适应低温、高盐和干旱胁迫的过程中发挥作用。     

ACA基因启动子的克隆及功能初探

根据已知的ACA基因的5’端序列设计三个基因特异的反向引物(GSP-1,GSP-2,GSP-3)分别与11个简并引物(AD1-AD11)配对,进行热不对称嵌套PCR(Thermal asymmetric interlaced PCR,TAIL-PCR)扩增,获得了ACA基因起始密码子上游约700bp的片段。为检测其表达特性,构建了该片段与Gus嵌合基因的表达载体pBpAG,在真空条件下通过农杆菌介导,转化了植物的叶、果实、种子三种不同组织,Gus瞬时表达染色结果显示,该DNA片段具有种子特异的启动子活性?对该启动子的一些顺式元件进行了讨论。