种子特异性启动子研究进展

植物的种子,尤其是油料和谷类作物的种子与人类的生产生活关系非常密切,因此,也成为植物基因工程中进行改良的重要目标材料。转化的外源基因在植物受体组织中能否正确、高效并按照人们的意愿特异地表达是人们非常关注的问题。启动子驱使外源基因在受体植株中启动转录是外源基因能够表达的必要条件。目前人们所广泛研究的种子特异性启动子基本上属于II类启动子,它可以驱使外源基因在植物的种子中特异表达,按照人们的意愿改进植物代谢途径,提高种子中营养物质含量等。种子特异性启动子的结构符合II类启动子的特点,具有基本启动子、起始子和上游元件。它区别于其它类型启动子的一个 显著特点是上游存在一些特异的调控元件与调控种子特异性基因的特异表达有关。本文综述了高等植物种子特异性启动子的结构及其在植物基因工程中的最新研究进展。对这类启动子的结构和功能元件的了解,有助于人们更加深入地理解高等植物基因表达调控机制,提高人们对植物种子发育过程及有机物在种子中积累机制的认识,而且可以为植物基因工程中生物反应器的研究提供有应用价值的启动子元件。     

种子特异性启动子研究进展

植物的种子,尤其是油料和谷类作物的种子与人类的生产生活关系非常密切,因此,也成为植物基因工程中进行改良的重要目标材料。转化的外源基因在植物受体组织中能否正确、高效并按照人们的意愿特异地表达是人们非常关注的问题。启动子驱使外源基因在受体植株中启动转录是外源基因能够表达的必要条件。目前人们所广泛研究的种子特异性启动子基本上属于Ⅱ类启动子,它可以驱使外源基因在植物的种子中特异表达,按照人们的意愿改进植物代谢途径,提高种子中营养物质含量等。种子特异性启动子的结构符合Ⅱ类启动子的特点,具有基本启动子、起始子和上游元件。它区别于其它类型启动子的一个显著特点是上游存在一些特异的调控元件与调控种子特异性基因的特异表达有关。本文综述了高等植物种子特异性启动子的结构及其在植物基因工程中的最新研究进展。对这类启动子的结构和功能元件的了解,有助于人们更加深入地理解高等植物基因表达调控机制,提高人们对植物种子发育过程及有机物在种子中积累机制的认识,而且可以为植物基因工程中生物反应器的研究提供有应用价值的启动子元件。     

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。     

植物启动子研究进展

植物启动子在转录水平上发挥着重要的调控作用,对其功能进行研究不仅可以反映相应基因的表达模式,还能为利用植物基因工程手段实现基因的高效特异性表达提供有效途径。结合近年来的相关研究,综述了植物启动子的结构特点及其功能研究进展,重点对与生物和非生物胁迫有关的各类诱导型启动子进行了阐述,并展望了植物启动子的未来研究方向。     

韧皮部特异性启动子研究概述

韧皮部特异性启动子可驱动其下游基因在植物的韧皮部特异性表达,通过将几种韧皮部特异性启动子的序列进行比较,发现这类启动子在结构上存在可能与组织特异性有关的保守基序。对这类启动子的结构与功能的研究将有助于提高人们对植物维管组织分化及有机物质运输机制的了解,而且也会为植物抗病虫基因工程的研究提供有应用价值的启动子元件。就韧皮部特异性启动子的结构特点、分类及应用进行了概述。     

植物组织特异性启动子研究

组织特异性启动子可以调控基因在某些特定的器官或组织部位中表达。通过对植物组织特异性启动子进行分类和比较,概述了植物组织特异性启动子的结构特点、功能及研究进展。     

高等植物启动子的研究进展

从高等植物启动子的基本结构、启动子克隆方法入手,着重介绍了组成型、组织特异性及诱导型启动子的研究进展及其在植物基因工程方面的应用情况,提出了植物启动子研究中存在的问题与展望。     

植物花药花粉特异性基因的调控序列

植物的花药发育和花粉成熟过程中,有大量的基因表达,其中有许多是花药和花粉组织特异性的,本文介绍了几种已知的花药和花粉特异性基因及其上游调控序列,井简单地介绍了花药特异性的启动子在植物基因工程中的应用。     

植物花药花粉特异性基因的调控序列

植物的花药发育和花粉成熟过程中,有大量的基因表达,肯许多是花药和花粉组织特异性的,本文介绍了几种已知的花药和花粉特异笥基因及其上游调控序列,并简单地介绍了花粉特异性的启动子在植物基因工程中的应用。     

植物转基因沉默及控制

植物基因工程的目的就是获取外源基因能够按照设计要求正常表达和稳定遗传的转基因植物。近几年来,广泛报道了转基因植物中存在转基因沉默现象。主要阐述了两种转基因沉默的机理即转录水平的基因沉默和转录后水平的基因沉默,各种机理都涉及DNA DNA,DNA RNA,RNA RNA的相互作用。同时,还讨论一些控制转基因沉默现象的策略,特别是MAR在转基因植物中具有增强基因表达和减少株间差异的作用。     

花色改变的分子机理研究

自1987年世界首例成功运用转基因技术改造矮牵牛花色以来,花色改造基因工程技术不断展现它在培育新花色品系上的无穷魅力。综述了观赏植物花色素的种类、花色素苷的生物合成途径;关键酶的种类;基因工程改变花色的原理和策略以及花色改良方面的研究进展。     

植物基因工程中化学诱导表达系统研究近况

利用可诱导表达系统可使目的基因在特定的时间内表达 ,从而有利于我们研究其基因产物的作用。本文着重介绍了几种利用植物远缘物种的调控元件构建而成的化学诱导系统 ,及它们在植物基因工程中的应用。     

植物转基因沉默研究进展

随着转基因技术在植物中的广泛应用,转基因沉默受到越来越多的重视。转基因沉默可发生在转录和转录后两种水平,其基本特征就是依赖于同源的重复序列。转基因的重复拷贝间,转基因与同源的内源基因间及RNA病毒与同源转基因间都会发生基因沉默。可能有不同的机制导致转基因沉默,本文综述了转基因沉默的机理研究及转基因沉默在植物抗病基因工程和植物功能基因组学方面的应用 。     

Characterizing standard genetic parts and establishing common principles for engineering legume and cereal roots

Plant synthetic biology and cereal engineering depend on the controlled expression of transgenes of interest. Most engineering in plant species to date has relied heavily on the use of a few, well‐established constitutive promoters to achieve high levels of expression; however, the levels of transgene expression can also be influenced by the use of codon optimization, intron‐mediated enhancement and varying terminator sequences. Most of these alternative approaches for regulating transgene expression have only been tested in small‐scale experiments, typically testing a single gene of interest. It is therefore difficult to interpret the relative importance of these approaches and to design engineering strategies that are likely to succeed in different plant species, particularly if engineering multigenic traits where the expression of each transgene needs to be precisely regulated. Here, we present data on the characterization of 46 promoters and 10 terminators in Medicago truncatula, Lotus japonicus, Nicotiana benthamiana and Hordeum vulgare, as well as the effects of codon optimization and intron‐mediated enhancement on the expression of two transgenes in H. vulgare. We have identified a core set of promoters and terminators of relevance to researchers engineering novel traits in plant roots. In addition, we have shown that combining codon optimization and intron‐mediated enhancement increases transgene expression and protein levels in barley. Based on our study, we recommend a core set of promoters and terminators for broad use and also propose a general set of principles and guidelines for those engineering cereal species.     

植物转基因沉默研究与对策

转基因沉默已成为植物基因工程实用化的严重障碍。最近的转基因沉默研究表明,植物转基因沉默可能由多种机理造成,包括DNA甲基化、转基因发生副突变、染色体高级结构影响、染色体组型的影响以及RNA降解等。其可发生在转录水平和转录后水平。随着转基因沉默机理的深入研究和新的转基因方法的建立将有可能克服转基因的沉默问题。     

植物抗病毒基因工程育种策略及其进展

简要讨论了近年来植物抗病毒基因工程育种策略。这些策略包括利用植物自身的抗病毒基因;利用病毒宙蛋白基因、动物蛋白基因、复制酶基因、卫星ＲＮＡ、反义链ＲＮＡ和缺陷干扰型ＲＮＡ;利用抗体基因、核酶和干扰素。并以各种策略的抗病毒机理及其在农业生产上的应用前景进行了讨论。     

Site-specific excisional recombination strategies for elimination of undesirable transgenes from crop plants

A major limitation of crop biotechnology and breeding is the lack of efficient molecular technologies for precise engineering of target genomic loci. While transformation procedures have become routine for a growing number of plant species, the random introduction of complex transgenenic DNA into the plant genome by current methods generates unpredictable effects on both transgene and homologous native gene expression. The risk of transgene transfer into related plant species and consumers is another concern associated with the conventional transformation technologies. Various approaches to avoid or eliminate undesirable transgenes, most notably selectable marker genes used in plant transformation, have recently been developed. These approaches include cotransformation with two independent T-DNAs or plasmid DNAs followed by their subsequent segregation, transposon-mediated DNA elimination, and most recently, attempts to replace bacterial T-DNA borders and selectable marker genes with functional equivalents of plant origin. The use of site-specific recombination to remove undesired DNA from the plant genome and concomitantly, via excision-mediated DNA rearrangement, switch-activate by choice transgenes of agronomical, food or feed quality traits provides a versatile “transgene maintenance and control” strategy that can significantly contribute to the transfer of transgenic laboratory developments into farming practice. This review focuses on recent reports demonstrating the elimination of undesirable transgenes (essentially selectable marker and recombinase genes) from the plant genome and concomitant activation of a silent transgene (e.g., a reporter gene) mediated by different site-specific recombinases driven by constitutive or chemically, environmentally or developmentally regulated promoters. These reports indicate major progress in excision strategies which extends application of the technology from annual, sexually propagated plants towards perennial, woody and vegetatively propagated plants. Current trends and future prospects for optimization of excision-activation machinery and its practical implementation for the generation of transgenic plants and plant products free of undesired genes are discussed.     

转基因植物中T-DNA整合的分子特征及表达

植物中不同转基因方法转化外源基因的T-DNA整合特征既具有共性,又具有特性,使得转基因的遗传在各独立转化体间呈现多样性,另外多种遗传因子和限制因素使受体植物中外源基因的表达存在下降,甚至出现基因沉默等复杂现象。本文主要对农杆菌介导及裸露DNA直接转化转基因植物中T-DNA的分子特征和转基因表达的影响因子进行了介绍和概述。转化体中转基因的遗传稳定性和表达主要取决于转基因在植物基因组中的整合位置、拷贝数及组成结构。因而,通过对具有表达水平各异的转化体进行深入的遗传分析和分子生物学研究以及转化体之间进行的比较研究,将对转基因技术自身的完善、定点整合以及更有效的利用转基因技术都具有十分重要的意义。