抗逆基因AtRPK1启动子关键顺式作用元件的研究

为确定拟南芥抗逆相关基因AtRPK1启动子的顺式功能元件,对其启动子区进行了分段克隆。通过5'端缺失方法得到203、316、604、809 bp 4个启动子片段,分别构建成p1300-pro-GUS表达载体,并转入拟南芥,进行GUS染色和GUS定量检测。通过对809 bp全长启动子转基因拟南芥GUS染色发现,转基因拟南芥的叶片、茎、花、根中均有表达,在分生能力强的组织和维管束集中的组织,AtRPK1基因启动子具有较高启动表达能力。5'端缺失启动子检测结果表明,转录起始点到启动子上游-114位点区域包含AtRPK1基因启动子的关键顺式作用元件。对启动子缺失片段转基因植株利用200 mmol·L-1NaCl胁迫3 h后,β-葡萄糖苷酸酶活力定量检测结果表明,在启动子上游-19位点处的GT-1顺式作用元件GAAAAA可能直接与盐胁迫应答相关。     

拟南芥生长素受体基因TIR1启动子的初步分析

以野生型拟南芥（Arabidopsis Columbia）基因组DNA为模板,通过PCR扩增得到拟南芥生长素受体基因T1R1启动子的5个不同长度的系列缺失片段,将这些片断分别克隆到PGM—T载体上。序列分析表明,该启动子系列缺失片段的大小分别为2008bp、1524bp、939bp、532bp和321bp。与已报道的序列完全相同。将不同长度的启动子克隆片断分别与GUS基因融合,构建成表达载体后,在烟草叶片中作遗传转化。分析结果显示：不同长度的启动子片段已整合到烟草基因组中并有GUS酶活性存在,且不同长度启动子片段的表达活性有较明显差异。     

mas双向启动子

农杆菌Ti质粒上存在甘露碱合成酶 (mannopinesynthase)基因mas1′和mas2′ ,两基因之间 479bp的间隔区即为由mas1′和mas2′基因共用的双向启动子 .由于mas启动子长度较短 ,且在各种类型的植物中能够高效表达 ,所以可用于许多植物基因表达载体的构建 .为确定mas1′启动子不同区段的作用 ,将不同缺失长度的mas1′启动子与GUS报告基因融合 .在转基因烟草中发现 ,随着mas1′启动子片段的缩短 ,GUS活性表达水平反而提高 ,但当缺失至 - 5 8时便没有了活性 .表明有多个DNA元件调节mas1′启动子的活性 .进一步分析发现 ,在- 10 0～ - 5 8之间存…     

一种受抗生素诱导的启动子的构建及活性分析

多聚ADP核糖聚合酶（PARP）受基因毒剂的特异性诱导。将拟南芥（Arabidopsis thaliana）AtPARP1基因上游长2179bp的启动子片段插入到质粒pAKK687的β-葡萄糖醛酸糖苷酶（GUS）报告基因上游,转化拟南芥。GUS组织化学染色结果表明,GUS报告基因仅在苗龄3-5天的拟南芥根部及花发育早期的雄蕊中表达;1.5μg.mL-1博莱霉素与22μg.mL-1丝裂霉素联用强烈诱导了GUS报告基因的表达（尤其在拟南芥的幼苗和果荚中）。进一步降低抗生素浓度,发现单独使用1μg.mL-1博莱霉素对GUS报告基因也具较强的诱导活性,且对拟南芥幼苗的生长无影响。上述结果表明,AtPARP1启动子是一个新型的具较大应用潜力的抗生素诱导型启动子。     

拟南芥AtMPK3启动子应答逆境信号的表达模式和必需区域分析

蛋白激酶AtMPK3参与MAPK级联途径, 在植物逆境信号转导中起重要作用. 为深入研究AtMPK3基因在转录水平上应答各种环境胁迫的分子机制, 本研究从拟南芥基因组中分离了AtMPK3基因转录起始位点上游1016 bp的启动子序列, 对其进行了生物信息学分析. 对该启动子进行了系列缺失突变, 并将完整启动子和缺失启动子片段与GUS报告基因融合, 转基因导入到拟南芥中. 携带AtMPK3启动子及其各种缺失突变体的转基因植株在干旱、高盐、低温、机械损伤等胁迫条件的GUS组织化学染色和荧光定量分析表明, AtMPK3启动子应答干旱、高盐、低温、机械损伤逆境信号的必需元件位于启动子序列中转录起始位点上游−188 ~ −62区域内, 揭示了AtMPK3启动子在不同环境胁迫条件下的表达模式的差异. 本研究结果有助于阐述AtMPK3基因在转录水平上应答不同胁迫信号分子机制.     

木薯可溶性淀粉合成酶(MeSSⅡb)启动子克隆及梯度缺失分析

木薯淀粉被广泛用作各种食品、饲料及工业淀粉制品的原材料。然而目前,国内外还未见木薯可溶性淀粉合成酶基因Me SSs的启动子相关研究报道。本研究通过在木薯基因组数据库中查询Me SSⅡb基因第一个外显子及其上游序列,通过PCR扩增获得Me SSⅡb上游序列。对获得的上游序列通过Plant CARE及PLACE进行启动子结构及元件分析,并与其它物种中SSSs基因启动子区序列利用BLAST进行比对分析后,确立翻译起始位点上游1 566 bp序列为启动子区,进而设计并构建了包括完整启动子在内的5'端梯度缺失启动子融合GUS蛋白植物表达载体p E1566::GUS、p E1356::GUS、p E1116::GUS、p E531::GUS、p E453::GUS、p E387::GUS、p E138::GUS转化本氏烟草进行启动子活性验证。利用叶盘侵染法转化本氏烟草进行启动子梯度缺失分析后发现,缺失启动子p E1356、p E1116、p E531活性丧失,缺失至翻译起始位点上游138 bp的缺失启动子p E138,仍具有启动子活性。上述表明,在克隆启动子区1 566 bp片段中,在-1 566 bp和-1 356 bp之间210 bp序列片段对于完整启动子活性尤为重要,而-1 356 bp至-531 bp之间存在启动抑制因子,在-453 bp和-138 bp为基础启动序列,初步推断为转录起始结合位点。     

拟南芥AHAl基因启动子的表达特性分析

从拟南芥中分离到编码质膜H^＋-ATPase的AHA1基因启动子序列813bp,并构建了此种启动子与GUS嵌合的重组载体,通过农杆菌介导转化拟南芥,得到转基因拟南芥。用组织化学方法分析AHA1基因启动子驱动GUS转基因拟南芥的结果表明,GUS基因在转基因的拟南芥根、茎、叶、花和荚的维管组织中均有表达,且不同发育时间内GUS基因表达也不同。以上研究表明拟南芥AHA1基因可能参与植物的生长发育与抗逆胁迫反应。     

拟南芥SDIR1基因转录的选择性剪接

采用PCR及RT-PCR法分别克隆了拟南芥SDIR1基因的DNA和cDNA序列。根据序列比对分析结果,发现了3种不同的转录本,提示SDIR1基因的转录中存在选择性剪接。3种转录本的长度分别为822bp、691bp和666bp,依次命名为：SDIR1-822、SDIR1-691、SDIR1-666。与SDIR1基因的DNA序列及已报道的SDIR1cDNA序列比较,除转录本SDIR1-822包含了完整的编码序列外,其余2种转录本的编码序列都存在不同长度的缺失。其中,SDIR1-691缺失了131bp的片段：第2外显子3′端缺失33bp,第3外显子53bp全部缺失,第4外显子5′端缺失45bp;转录本SDIR1-666缺失了156bp的片段：第3外显子3′端缺失18bp,第4外显子5′端缺失138bp。进而随机挑取101个克隆子对三种转录本的表达比例进行初步分析,结果表明3种分子的比值为SDIR1-822：SDIR1-691：SDIR1-666=26.00：1.33：1.00,反映出SDIR1基因不同转录本在拟南芥中的相对表达量。     

苹果6-磷酸山梨醇脱氢酶基因启动子逆境诱导表达特性研究

为研究6-磷酸山梨醇脱氢酶(sorbitol-6-phosphate dehydrogenase,S6PDH)基因启动子(S6PDHp)的逆境诱导表达特性,利用Gateway技术构建了S6PDH基因启动子区5'端系列缺失体与GUS基因的融合表达载体,并通过农杆菌介导法转化拟南芥。对转基因拟南芥进行低温和外源ABA处理,通过GUS蛋白活性变化分析S6PDHp的逆境诱导表达特性。研究结果发现,通过Gateway技术构建了4个S6PDHp 5'端系列缺失体与β-葡萄糖苷酸酶(GUS)基因的融合表达载体(pGWB433-S6PDHp1、pGWB433-S6PDHp2、pGWB433-S6PDHp3和p GWB433-S6PDHp4)并获得了相应的转基因拟南芥。对转基因植株进行低温处理后发现,p GWB433-S6PDHp3转基因植株中的GUS活性增幅最大,达到显著水平,而其他转基因植株中的GUS活性基本保持不变。外源ABA处理后发现,除p GWB433-S6PDHp4外,其余启动子缺失体转基因拟南芥中GUS活性显著升高。以上结果表明,低温和外源ABA能够诱导S6PDHp的表达,但不同的缺失体响应程度不同,意味着在S6PDHp序列(-2 396bp至-236bp)中可能存在着响应逆境胁迫的正负调控顺式作用元件。     

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。     

桃PpMADS1基因启动子的克隆及功能分析

PpMADS1基因属于一类MADS box 基因,在植物的花发育调控中起着重要的作用。通过Genome Walking的方法从桃基因组中分离了长度为1 814bp的PpMADS1基因启动子片段,序列分析表明,在此启动子上不仅含有TATA box 和CAAT box基本元件,而且含有大量的与光调节有关的调控元件,如GT-1,Sp1和as-2-box,另外存在两个CArG-box元件、一个G-box元件和一个TGA-element,说明该启动子可能受光周期和激素的调控。将该启动子通过5′端缺失,分区段与GUS报告基因连接构建表达载体,并转化拟南芥。GUS组织化学染色分析结果表明,在-197到-454bp有促使GUS在花原基中表达的花原基特异性元件,在-454到-678bp之间存在促使GUS在萼片和花瓣表达的特异性元件,在-678到-978bp存在负调控作用元件,阻遏了GUS基因在花药中的表达。     

Promoter analysis of iron-deficiency-inducible barley IDS3 gene in Arabidopsis and tobacco plants.

Under conditions of iron deficiency, graminaceous plants induce the expression of genes involved in the biosynthesis of mugineic acid family phytosiderophores. We previously identified the novel cis-acting elements IDE1 and IDE2 (iron-deficiency-responsive element 1 and 2) through promoter analysis of the barley (Hordeum vulgare L.) iron-deficiency-inducible IDS2 gene in tobacco (Nicotiana tabacum L.). To gain further insight into plant gene regulation under iron deficiency, we analyzed the barley iron-deficiency-inducible IDS3 gene, which encodes mugineic acid synthase. IDS3 promoter fragments were fused to the beta-glucuronidase (GUS) gene, and this construct was introduced into Arabidopsis thaliana L. and tobacco plants. In both Arabidopsis and tobacco, GUS activity driven by the IDS3 promoter showed strongly iron-deficiency-inducible and root-specific expression. Expression occurred mainly in the epidermis of Arabidopsis roots, whereas expression was dominant in the pericycle, endodermis, and cortex of tobacco roots, resembling the expression pattern conferred by IDE1 and IDE2. Deletion analysis revealed that a sequence within -305 nucleotides from the translation start site was sufficient for specific expression in both Arabidopsis and tobacco roots. Gain-of-function analysis revealed functional regions at -305/-169 and -168/-93, whose coexistence was required for the induction activity in Arabidopsis roots. Multiple IDE-like sequences were distributed in the IDS3 promoter and were especially abundant within the functional region at -305/-169. A sequence moderately homologous to that of IDE1 was also present within the -168/-93 region. These IDE-like sequences would be the first candidates for the functional iron-deficiency-responsive elements in the IDS3 promoter.     

Regulation of BN115, a low-temperature-responsive gene from winter Brassica napus.

The genomic clone for BN115, a low-temperature-responsive gene, was isolated from winter Brassica napus and its sequence was determined. A 1.2-kb fragment of the 5' regulatory region (from bp -1107 to +100) was fused to the beta-glucuronidase (GUS) reporter gene and BN115-promoted GUS expression was observed in green tissues of transgenic B. napus plants only after incubation at 2 degrees C. No expression was observed after incubation at 22 degrees C, either in the presence or the absence of ABA. Microprojectile bombardment of winter B. napus leaves with a BN115 promoter/GUS construct yielded similar results and was used to analyze a series of deletions from the 5' end of the promoter. Results obtained from transient expression studies showed that the low-temperature regulation of BN115 expression involves a possible enhancer region between bp -1107 and -802 and a second positive regulatory region located between bp -302 and -274. Deletion analyses and results from replacement with a truncated cauliflower mosaic virus 35S promoter suggest that the minimal size required for any maintenance of low-temperature GUS expression is a -300-bp fragment. Within this fragment are two 8-bp elements with the sequence TGGCCGAC, which are identical to those present in the positive regulatory region of the promoter of the homologous Arabidopsis cor15a gene and to a 5-bp core sequence in the low-temperature- and dehydration-responsive elements identified in the promoter regions of several cold-responsive Arabidopsis thaliana genes.     

水稻OsGSTL1启动子的分离和表达分析

从水稻基因组文库中筛选得到一个水稻GST基因,命名为OsGSTL1.半定量RT-PCR分析表明OsGSTL1基因的表达不受绿磺隆、乙烯利、脱落酸、水杨酸和茉莉酸甲酯的诱导,因此该基因可能与植物抗逆性无关.为了研究OsGSTL1启动子在植物体内的表达特性,将OsGSTL1起始位点5＇端上游不同长度的调控序列与报告基因GUS融合,并在洋葱表皮瞬间表达和拟南芥中稳定表达.研究表明：在洋葱表皮细胞中,160bp及更长的上游调控序列均能启动GUS基因的表达;而在转基因拟南芥中,含有2155 bp的上游序列的PGZ2.1：：GUS具有时空表达的特性,在转基因的早期幼苗中GUS基因在子叶中特异性表达,但在根中没有表达;而在幼苗生长的后期,根、茎、叶中都有少量的表达.但包含1 224 bp的上游序列的PGZ1.2：：GUS却表现为组成型表达的特性.由此推测,OsGSTL1启动子启动的基因表达可能与幼苗的营养代谢相关;而OsGSTL1启动子的时空表达相关元件可能位于OsGSTL1翻译起始位点5＇端上游-2155 bp至-1224 bp范围内.     

Cloning, characterization and promoter analysis of S-RNase gene promoter from Chinese pear (Pyrus pyrifolia)

The 5'-flanking region of the S(12)-, S(13)-, S(21)-RNase with a length of 854 bp, 1448 bp and 1137 bp were successfully isolated by TAIL-PCR from genomic DNA from 'Jinhua', 'Maogong' (Pyrus pyrifolia) and 'Yali' (Pyrus bretschneideri) genomic DNA. Sequence alignment and analysis of S(13)-, S(12)-, S(21)-RNase gene promoter sequences with S(2)-, S(3)-, S(4)-, S(5)-RNase 5'-flanking sequences indicated that a homology region of about 240 bp exists in the regions just upstream of the putative TATA boxes of the seven Chinese/Japanese pear S-RNase genes. Phylogenetic tree suggests that the homology region between the Chinese/Japanese pear and apple S-RNase gene promoter regions reflects the divergence of S-RNase gene was formed before the differentiation of subfamilies. Full length and a series of 5'-deletion fragments-GUS fusions were constructed and introduced into Arabidopsis thaliana plants. GUS activity were detected in S(12)-pro-(1 to 5)-GUS-pBll01.2 transgenic pistils and progressively decreased from S(12)-pro-1-GUS-pBI l01.2 to S(12)-pro-5-GUS-pBll01.2. No GUS activity was detected in S(12)-pro-6-GUS-pBll01.2 transgenic pistil and other tissues of non-transformants and all transgenic plants. The result suggested S(12)-RNase promoter is pistil specific expression promoter.     

苦荞查尔酮合酶基因FtCHS1启动子的克隆及分析

采用染色体步移技术,从苦荞（Fagopyrum tataricum Gaertn.）中克隆获得FtCHS1基因5'端侧翼序列,共1038 bp,将其命名为P_FtCHS1。生物信息学分析表明,P_FtCHS1中A/T碱基含量为63.5%,含有4个可能的转录起始位点,分别位于起始密码子上游-684~-734、-692~-742、-920~-970、-929~-979 bp处,该序列包含TATA-Box和CAAT-Box等启动子核心元件以及与光、低温和激素应答等相关的功能元件。本研究进一步构建了P_FtCHS1-pBI101植物表达载体,并瞬时转化拟南芥（Arabidopsis thaliana L.）叶片,结果显示该序列可驱动GUS报告基因的表达。低温（4℃）和光照（UV-B）处理苦荞幼芽后,采用荧光定量PCR技术分析FtCHS1基因的表达量,结果表明P_FtCHS1可响应低温和紫外环境胁迫,从而引起FtCHS1基因表达量发生变化。