番茄SlWRKY31基因启动子的克隆与逆境应答模式分析

该研究以野生型番茄（Solanum lycopersicum）为材料,采用PCR技术克隆得到了番茄 SlWRKY31 基因起始密码子 ATG 上游启动子序列,并利用该启动子驱动 GUS基因在野生型番茄中表达,对获得的转基因番茄采用不同胁迫处理后进行GUS 染色和定量分析。结果表明：（1）序列分析显示,该启动子全长1 849 bp,含有多个与非生物胁迫和激素响应相关的顺式作用元件,主要包括热胁迫响应元件 HSE、干旱诱导响应元件 MBS、防卫和胁迫响应元件 TC rich repeats、创伤诱导响应元件 WUN motif、脱落酸（ABA）响应元件 ABRE 和水杨酸（SA）响应元件 TCA element。（2）实时荧光定量 PCR 结果显示,SlWRKY31 基因呈组成型表达模式,且在叶和果实中表达量较高,茎中较低;在NaCl、甘露醇、SA、ABA 和42 ℃ 高温的胁迫处理下,其表达量显著升高。（3）构建 SlWRKY31 启动子和 GUS 基因融合的植物表达载体,并通过农杆菌介导法将其转化野生型番茄,对获得的转基因番茄进行 GUS 组织化学染色分析结果显示,SlWRKY31 基因在番茄的各个组织（根、茎、叶、花、果实和种子）中均有表达,表明 SlWRKY31 启动子是组成型表达启动子。（4）对转基因番茄在不同胁迫处理后的 GUS 染色和定量分析显示,SlWRKY31 启动子显著受到NaCl、甘露醇、SA、ABA 和42 ℃ 高温的诱导表达,说明该启动子是一个可以响应多种逆境胁迫的诱导型启动子。     

水稻胁迫相关基因OsPM1启动子的克隆与分析

依据NCBI数据库OsPM1的序列信息,采用PCR技术扩增获取OsPM1的2 100bp的启动子序列。利用PLACE预测启动子的顺式作用元件分析表明,启动子内含有大量与胁迫相关的顺式作用元件,主要有ABA响应相关元件、脱水响应元件、低温响应元件、热激响应元件和转录因子结合元件。构建OsPM1的启动子和GUS基因融合表达载体,转入拟南芥。组织化学染色分析结果显示,非生物胁迫处理前,幼苗中GUS基因表达水平很低;干旱、低温、高盐等胁迫处理后,GUS基因表达量显著升高。研究表明,OsPM1的启动子能够显著提高在干旱、高盐和低温处理后下游基因的表达水平。     

一种花生转基因表达载体的构建

通过用一对特异性引物,PCR扩增得到花生（Arachis hypogaea）主要致敏蛋白Arah1的基因的启动子片段1957bp,其序列组成与已发表序列基本一致。用其替换pBIN 35S-mGFP4载体中的35S启动子部分,组成一种花生转基因表达载体pGA1。该载体含有种子特异表达调控元件、增强表达元件和一些与转录因子结合的调控元件,是一个强启动子,便于将外源基因转入花生,实现外源基因在花生中的表达,为建立花生生物反应器奠定了基础。     

霍山石斛DhGMDS基因克隆及低温胁迫下表达

基于霍山石斛转录组数据库,利用染色体步移技术,克隆霍山石斛GDP-甘露糖4,6-脱水酶基因(DhGMDS)及其启动子,采用实时荧光定量PCR方法检测该基因的组织表达模式及低温处理下的表达,为进一步解析霍山石斛抗寒机制和遗传改良提供理论依据。结果表明：(1)成功克隆获得DhGMDS基因(GenBank登录号MW855573),其cDNA序列为1 134 bp, gDNA序列为1 523 bp,无内含子。(2)序列一致性分析显示,DhGMDS蛋白与黄花石斛(Dendrobium catenatum)的GMDS蛋白序列相似性达到99.03%;系统进化树分析表明,霍山石斛DhGMDS基因与黄花石斛GMDS基因处于同一进化节点上,二者亲缘关系近。(3)启动子序列分析发现,在DhGMDS基因上游启动子区含有光、低温、干旱和ABA响应元件,且具有MYB等转录因子识别和结合位点。(4)实时荧光定量PCR分析显示,DhGMDS基因在霍山石斛的花中表达量最高,其次为茎、叶,根中表达量最低;经4℃低温处理72 h后,DhGMDS基因受低温胁迫诱导上调表达,且在低温处理24 h的相对表达量最高,表明DhGMD...     

胡杨PeNAC121基因启动子的分离鉴定和胁迫应答模式分析

为了探究NAC转录因子家族成员在胡杨（Populus euphratica）逆境胁迫中的响应和调控机制,利用PCR技术从胡杨中克隆了PeNAC121基因的启动子序列,并采用生物信息学工具对该启动子的结构特征进行了分析,最后利用该启动子驱动GUS报告基因在三倍体毛白杨（Populus tomentosa）中表达,并对获得的转基因植株采用不同胁迫处理后进行了GUS染色和酶活性定量分析。结果表明,克隆获得的PeNAC121基因的启动子长度为1 997 bp（起始密码子ATG上游）,启动序列中除了含有大量的光响应元件,还含有多个与非生物逆境胁迫和激素响应相关的元件,如低温响应元件LTR、干旱响应元件MBS、防卫和胁迫响应元件TC-rich repeats、脱落酸（ABA）响应元件、以及赤霉素（GA）响应元件等。基因的组织表达模式检测结果显示,PeNAC121基因主要在茎中表达,在根和叶中的表达较少。GUS组织化学染色和酶活性检测结果表明,胡杨PeNAC121启动子显著受到NaCl、甘露醇、ABA和4 ℃低温的诱导表达。由上述结果推测PeNAC121基因与胡杨的逆境胁迫应答密切相关,表明该基因的启动子是一个能够应答多种逆境胁迫的诱导型启动子。本研究为阐明PeNAC121基因在胡杨逆境响应和调控中的作用机制提供理论参考。     

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...     

玉米胚胎发生后期丰富蛋白基因的启动子克隆与功能验证

该研究在生物信息学分析的基础上,克隆玉米胚胎发生后期丰富蛋白基因(MGL3)的启动子序列(pMGL3),进行非生物逆境应答元件分析以及实时定量PCR验证其非生物逆境胁迫响应特性,构建了pMGL3启动子驱动报告基因(GUS)表达载体,基因枪法转化玉米愈伤组织,通过GUS染色验证pMGL3启动子在非生物逆境胁迫下的驱动活性。再根据启动子序列分析结果,去除不同的顺式作用元件,构建不同长度pMGL3启动子驱动报告基因GUS表达载体,农杆菌介导法转化烟草叶盘,以确定pMGL3启动子的最短活性序列。结果显示:pMGL3启动子长1 554bp,存在多种与非生物逆境胁迫应答相关的调控元件,在干旱、高盐、低温胁迫及脱落酸、乙烯诱导下驱动MGL3基因增量表达,用以驱动GUS基因转化玉米愈伤组织,在高渗、高盐、低温胁迫及脱落酸诱导下具有驱动活性,且截短至325bp仍可保持驱动活性。研究表明,pMGL3启动子的确有非生物逆境诱导启动活性,进一步验证其作用机理后可运用于玉米抗逆转基因研究。     

小黑杨转录因子PsnbHLH162基因在盐和低温胁迫下应答分析

为揭示小黑杨(Populus simonii×P. nigra)在面对非生物胁迫时,转录因子PsnbHLH162在植物体内发挥的作用,同时探究该基因在植物体内的信号转导过程,进而为未来获取优良的抗逆树种提供理论基础。以小黑杨为原材料,克隆获取PsnbHLH162基因,对目的基因和启动子进行生物信息学分析;之后用150 mmol·L^-1 NaCl、4℃低温分别对野生型小黑杨进行胁迫处理,利用荧光定量PCR,分析基因响应非生物胁迫的功能。结果显示：PsnbHLH162 cDNA基因片段长537 bp,基因N端内含1个高度保守的HLH结构域。该基因表达蛋白是不含跨膜区域的稳定的亲水性蛋白,其定位在细胞核内且没有转录激活活性。启动子区域内含多种ABA应答、生长素应答、光应答和circadian元件,证实此基因参加非生物胁迫应答。荧光定量PCR结果表明在盐胁迫下,与茎、叶组织相比,基因在根组织的表达量最高;在低温胁迫下,与叶、根组织相比,基因在茎组织的表达量最高。发现野生植株内,PsnbHLH162能被盐、低温诱导表达。     

玉米钼辅助因子硫酸化酶基因启动子的克隆与功能验证

为克服组成型启动子启动外源基因过量表达引起的诸多问题,同源克隆(Mo-molybdopterin cofactor sulfurase)基因（ABA3）的启动子(ABA3s)序列,并用PlantCARE软件分析其非生物逆境应答元件, 实时定量PCR检测ABA3基因在非生物逆境诱导下的差异表达后。然后,用该启动子构建启动GUS（β-glucuronidase）基因的表达载体, 基因枪法转化玉米愈伤组织。经组织化学染色法检测其表达后, 在高渗、高盐、低温胁迫处理及ABA诱导下检测GUS酶荧光值与荧光素酶(内参)发光值的比值(GUS/LUC), 以此评价ABA3s启动子在非生物逆境胁迫下的启动活性。结果表明, ABA3基因在模拟干旱、低温、高温、高盐胁迫及ABA、乙稀诱导下差异表达, 说明该基因的启动子(ABA3s)具有非生物逆境诱导活性。序列分析表明, ABA3s启动子全长777 bp, 含有ARE、HSE、MBS、TGA、Circadian等多种非生物逆境胁迫应答元件。用ABA3s启动GUS基因构建的表达载体转化的玉米愈伤组织, 响应干旱、低温、高温、高盐胁迫等多种非生物逆境胁迫, 及ABA和乙稀诱导, GUS检测呈阳性。在8%甘露醇高渗条件下, GUS/LUC比值比空白对照高6倍。上述结果表明, ABA3s启动子具有非生物逆境诱导特性, 经进一步验证其功能后, 可用于玉米抗逆转基因研究。     

糙皮侧耳Pleurotus ostreatus子实体凝集素基因polectin2及其启动子的克隆及功能鉴定

凝集素在食用菌的生长发育、抗病虫等逆境及抗肿瘤等方面发挥着重要的作用,但是关于糙皮侧耳凝集素基因的抗逆功能研究还比较薄弱。因此,本文利用PCR技术克隆得到糙皮侧耳子实体凝集素polectin2基因及其启动子序列,测序和生物信息学结果显示该基因不含内含子,完整开放阅读框为408bp,编码136个氨基酸,预测蛋白分子量15.3k Da;启动子polectinpro序列长度为927bp,生物数据库PLACE分析结果表明polectinpro含有低温、干旱胁迫诱导和病程相关等抗逆元件。然后,构建含有GFP融合蛋白的重组植物表达载体pCAMBIA1302-polectinpro-gfp,并进行烟草遗传转化,结果证明该启动子能够在低温诱导下驱动gfp基因表达。同时成功构建了含有polectin2的重组植物表达载体pCAMBIA1301-polectin2并进行了烟草遗传转化;对阳性转化植株T1代和野生型种子进行低温胁迫实验,结果表明转基因种子萌发率明显高于野生型。综上所述,推测polectin2基因具有耐低温功能,且其启动子具有低温诱导活性。上述结果为进一步利用子实体凝集素polectin2基因提高食用菌的耐低温等抗逆功能提供了理论依据和技术支持。     

木薯MeTPS9基因克隆及表达特性分析

旨在揭示木薯Me TPS9基因在干旱、低温、遮荫等非生物胁迫应答中的作用。用RT-PCR的方法从木薯叶片中克隆Me TPS9基因(Gen Bank登录号:MF276889),用MEGA软件构建系统进化树,用Dna SP软件分析基因结构变异,用Plant CARE分析启动子元件,用荧光定量PCR技术分析Me TPS9在不同组织中以及响应不同非生物胁迫的表达特性。结果显示,从木薯中克隆了一个TPS基因Me TPS9。该基因具有2 598 bp的开放阅读框,编码865个氨基酸,含有TPS家族保守结构域。系统进化树分析表明,Me TPS9与荠菜花和拟南芥中同源基因的亲缘关系较近,序列相似性分别为76.2%和75.6%。基因结构变异发现,木薯野生种和栽培种之间共有66个突变位点,其中11个为错义突变。启动子元件分析表明,Me TPS9含有干旱相关元件MBS、低温相关元件LTR、热胁迫相关元件HSE、以及ABA相关元件ABRE。实时荧光定量PCR分析表明,Me TPS9的表达量在须根中最高,在叶片中最低。而且,Me TPS9基因的表达能被干旱、低温、和遮荫处理显著诱导。Me TPS9在转录水平对木薯干旱、低温、和遮荫胁迫起调控作用,可作为候选基因进一步研究其在木薯抗逆中的作用。     

油葵种子特异启动子Ha ds10 G1的克隆及功能鉴定

从油葵中克隆得到LEA蛋白基因家族Ha ds10 G1基因的启动子序列,并对其进行功能分析。利用PCR技术从油葵品种"矮大头"基因组DNA中分离Ha ds10 G1基因上游的调控序列,将其与GUS基因融合,构建种子特异性表达载体p BI121-PHa ds10,通过根癌农杆菌介导法转化烟草(Nicotiana tabacum)NC89,对再生植株进行PCR、RT-PCR和GUS组织化学分析,以检测GUS基因在转基因烟草中的表达情况。结果表明,油葵Ha ds10 G1基因启动子长度为1 417 bp,与已报道的向日葵Ha ds10G1基因启动子序列同源性为89.42%。作用元件分析发现该区域除了具有启动子核心调控序列外,还含有多个与组织特异性、激素、逆境等表达相关的顺式作用元件,如RY重复元件、ABRE元件、TC-rich元件等。转基因植株的PCR结果显示,成功地获得了转基因阳性植株;GUS活性检测表明,该启动子序列仅能够驱动GUS基因在烟草种子表达,而在根、茎、叶等组织中均未检测到GUS基因表达。因此,油葵LEA蛋白基因家族Ha ds10 G1基因上游1 417 bp片段具有种子特异性启动子功能。研究结果为油葵等油料作物的油脂遗传改良提供组织特异性启动子。     

草莓MET1基因启动子克隆及瞬时表达分析

根据草莓MET1类DNA甲基转移酶基因(FaMET1)全长序列设计引物,通过PCR获得了该基因翻译起始位点上游669 bp的序列.生物信息学分析表明,该序列中存在启动子的基本元件TATA-box、CAAT-box和多个胁迫诱导元件.进一步构建了FaMET1基因启动子驱动GUS的植物表达载体FMpro::GUS,通过农杆菌注射法转化草莓果实细胞,结果表明,该序列能够驱动GUS在草莓果实中瞬时表达,为进一步研究FaMET1的表达调控奠定了基础.     

番茄低温响应转录因子SlNAC41克隆及表达分析

NAC转录因子在调控植物生长发育、生物及非生物逆境应答中发挥着重要作用。前期,我们通过对番茄幼苗在低温胁迫下的基因表达谱进行分析,发现Unigene SGN-U212711受低温诱导表达强烈。本研究从番茄中克隆了该基因,命名为Sl NAC41,其开放阅读框（ORF）1 173 bp,编码390个氨基酸,蛋白N端具有典型的NAM结构域,属于NAC转录因子家族成员。预测Sl NAC41蛋白分子量为43.5 k Da,等电点为5.2。实时荧光定量PCR分析表明,Sl NAC41在番茄各组织均有表达,在花中的表达量最高,在红熟果中的表达量最低。低温、干旱、高盐、甲基紫精（MV）、脱落酸（ABA）及乙烯利（ETH）处理均能诱导该基因的表达,其中,以低温和干旱诱导表达最为强烈。利用PLACE和Plant CARE对启动子序列进行预测分析发现,Sl NAC41启动子区含有大量响应光、病原菌侵染、激素、低温、脱水及盐胁迫的顺式作用元件。这些结果表明,Sl NAC41可能在番茄生物及非生物胁迫应答中发挥重要调控作用。     

百子莲脱水素基因ApY2SK2逆境应答模式及启动子调控功能研究

在百子莲胚性细胞中筛选到对超低温保存复合逆境具有积极响应的保护类蛋白脱水素(ApY_2SK_2),为探明ApY_2SK_2基因在复合逆境中的应答模式,该研究采用染色体步移技术克隆并分析了ApY_2SK_2编码基因上游1 200 bp的启动子序列。结果表明:(1)序列分析显示,该启动子含有多个与逆境和激素诱导相关的顺式调控元件;实时荧光定量PCR结果表明,ApY_2SK_2基因的表达具有组织特异性,在百子莲的叶和果中表达量较高,且在多种胁迫处理与ABA激素诱导下,其表达量显著升高。(2)成功构建了5个ApY_2SK_2启动子不同缺失片段驱动GUS基因的融合表达载体,经农杆菌转化、抗性筛选和PCR检测鉴定,获得T_3代纯和转基因拟南芥株系。(3) GUS组织化学染色结果显示,GUS基因在拟南芥幼苗全株、成年苗的叶、花和成熟果实中表达活性较强,但在未成熟果实中无明显表达;烟草瞬时表达结果显示,与对照组相比,在脱水胁迫和ABA处理下的ApY_2SK_2启动子不同缺失片段驱动GUS基因表达具有显著差异。(4)转基因拟南芥GUS活性测定结果显示,ApY_2SK_2启动子MBS元件和ABRE元件可响应干旱与渗透胁迫信号;ApY_2SK_2启动子LTR元件参与低温响应;ApY_2SK_2启动子-1 199～-262 bp区域包含多个串联的ABRE顺式调控元件(-373～-211 bp)对响应ABA信号具有主要调控作用。该研究结果揭示了ApY_2SK_2启动子的组织特异性,且启动子上的关键顺式调控元件对不同的胁迫和激素信号响应具有决定性调控作用。     

花生二酰基甘油酰基转移酶基因克隆与功能研究

利用RT-PCR方法,从花生品种‘鲁花14’未成熟种子中克隆了二酰基甘油酰基转移酶(Diacylglycerolacyltransferase,DGAT)基因AhDGAT3A和AhDGAT3B的cDNA,序列分析显示,两者在编码区核苷酸序列有96%相似性,氨基酸序列有94%相似,并对其中的AhDGAT3A进一步研究。(1)半定量RT-PCR分析显示,AhDGAT3A在花生根、茎、叶、花和种子中均有表达,且花中表达量最高,茎中表达量非常低;在花生果针入土60d时种子中的表达量较其它发育时期有所提高。(2)利用染色体步移技术克隆了AhDGAT3A5′上游1 588bp调控区,在线软件分析发现该调控区除包括启动子核心元件外,还包含多个调控花粉中表达的顺式元件、光信号调控元件和胁迫相关元件等。(3)在烟草中过量表达AhDGAT3A基因,转基因烟草种子粗脂肪和主要脂肪酸含量较对照均有所下降,推测这一结果可能由转基因共抑制作用导致。     

新疆无苞芥锌指蛋白基因的克隆及表达分析

利用同源克隆法从新疆无苞芥中克隆获得1个锌指蛋白基因(OpZFP)。序列分析表明,OpZFP基因的开放阅读框为684bp,推测编码含227个氨基酸的蛋白质。生物信息学分析显示,OpZFP蛋白含有1个典型的C2H2型锌指结构,在C端含有一个可能具有转录抑制功能的EAR结构域。系统进化树分析表明OpZFP编码产物与拟南芥AtZFP1、琴叶拟南芥AlZFP1的进化关系较近。分离了OpZFP基因2 095bp的启动子序列,发现该启动子与拟南芥AtZFP1基因的启动子序列只有84.4%的相似性,启动子分析表明二者存在多处不同的顺式作用元件。半定量RT-PCR分析表明,OpZFP在根、茎、叶、花和果荚中均有表达,在根中的表达量最高。OpZFP基因受高盐、干旱和低温等胁迫的诱导表达,表明该蛋白涉及多种胁迫相关的信号传导途径。     

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。     

丹参晚期胚胎富集蛋白基因SmLEA的表达特征研究

利用DNA walking的方法克隆到了丹参SmLEA基因 5′ 端上游调控序列,约1 038bp。经生物信息学预测分析,该区域含有多种与逆境胁迫、ABA、种子特异表达相关的顺式作用元件。实时荧光定量PCR检测结果表明,100 μmol/L ABA,200mmol/L NaCl,低温（4℃）及脱水处理后,SmLEA基因的表达均得到了明显的提高,与启动子序列分析的结果相符合。表明SmLEA基因可对盐、脱水和低温胁迫以及 ABA做出响应。     

茶树CsLEA5基因的克隆及表达分析

该研究以茶树‘龙井长叶’为材料,克隆获得了茶树胚胎发育晚期丰富蛋白基因CsLEA5的cDNA序列,该序列全长515 bp,包含一个375 bp的开放阅读框,编码124个氨基酸,预测蛋白分子量为13.5 kD,理论等电点为5.92。蛋白序列分析结果显示,CsLEA5为高亲水性和稳定性蛋白,且含有一个典型的LEA_3保守结构域,属于LEA蛋白中LEA_3亚家族成员。CsLEA5基因启动子区域包含多种与逆境响应相关的顺式作用元件,如乙烯响应元件（ERE）、胁迫响应元件（STRE）、创伤响应元件（WUN motif）及MYB、MYC转录因子识别位点等。qRT PCR分析显示,CsLEA5基因表达具有明显的组织特异性,在叶片中的表达量最高,其次是嫩茎,而在其他组织器官中的表达量较低,且CsLEA5基因表达受低温和干旱胁迫的诱导。研究表明,CsLEA5基因可能在茶树响应低温和干旱胁迫过程中发挥重要作用。该研究对了解茶树抗逆分子机制,筛选抗性候选基因资源提供了重要理论依据。