高等植物启动子研究进展

 简述了高等植物来源启动子的多种保守顺式调控元件如TATA盒、转录起始位点、G盒等,以及双向启动子和可变启动子。着重介绍了受环境包括激素、光、创伤、真菌、逆境等因子诱导表达的植物启动子以及显示出植物发育特异性表达的启动子。     

植物激素效应启动子

植物激素调节植物细胞的伸长、分裂和分化,并且控制植物体的生长、发育、休眠、萌发、生根、开花、结果以及果实成熟等过程。自30年代以来,人们一直不停地研究植物激素,近年来关于植物激素效应启动子的研究报道迅速增多。尽管不同植物基因的启动子间存在一定差异,但都具有基本的启动子核心序列,基本启动子含有转录起始位点和位于-25～-30的ＴＡＴＡ盒,ＴＡＴＡ盒的序列为ＴＡＴＡ[Ａ/Ｔ]Ａ[Ａ/Ｔ],转录起始点一般为Ａ。除基本启动子外,植物激素效应基因的启动子中还存在一些顺式调节元件,这些顺式调节元件在对不同植物激素产生效应的基因收…     

核基质结合区在番茄转基因表达调控中的应用

核基质结合区（matrix attachment region,MAR）的应用是提高植物基因转化和表达效率的有效方法之一。将烟草（Nicotiana tabacum）核基质结合区TM2构建在植物表达载体pBI121上报告基因GUSA表达盒和选择标记基因NPTII表达盒的两侧翼,利用农杆菌介导的子叶浸染转化番茄（Lycopersicon esculentum）。结果表明,MAR序列能够显著提高转基因植株的转化效率和转基因的表达水平。不同长度的CaMV35S启动子比较表明,TM2的调控活性依赖于启动子的存在,并且具有一定的功能重叠。热诱导型启动子的研究表明,TM2仅提高热诱导的表达强度,而不改变启动子的热诱导表达调控特性。TM2的表达调控特性符合转基因的表达要求,该MAR序列可广泛应用于各种植物的基因工程中。     

真核蛋白编码基因核心启动子结构研究进展

真核蛋白编码基因核心启动子结构研究进展李明,陆长德（中国科学院上海生物化学研究所,上海２０００３１）关键词核心启动子,ＴＡＴＡ盒,起始子（Ｉｎｒ）真核生物ＲＮＡ聚合酶ＩＩ起始包括蛋白编码基因在内的ＩＩ类基因的转录。蛋白编码基因中转录起点的－３０到＋３...     

水稻重复序列RRD3在转基因植物中的启动子功能

来源于水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）的一个８２０ｂｐ多拷贝重复序列ＲＲＤ３,含有植物启动子ＴＡＴＡ－ｂｏｘ、ＣＡＡＴ－ｂｏｘ等特征保守基元。用ＲＲＤ３取代Ｔｉ载体ｐＢ１１２１中的ＣａｍＶ ３５Ｓ启动子,通过植物转化鉴定ＲＲＤ３的启动子功能。组织化学分析表明,根癌土壤杆菌（Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ（Ｓｍｉｔｈ ｅｔ Ｔｏｗｎｓｅｎｄ） Ｃｏｎｎ）ＬＢＡ４４０４转化后     

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。     

拟南芥根特异表达基因启动子在烟草中的表达

以拟南芥为材料,利用PCR技术分离pyk10启动子序列,构建了该启动子GUS植物表达载体,农杆菌介导转化烟草,分析该基因在烟草中的表达,以明确拟南芥根特异表达基因pyk10启动子在烟草中的表达特性.结果表明:克隆的pyk10启动子与已报道的pyk10启动子一致性为100%,GUS基因在烟草的根部特异表达,表明该启动子为根部特异表达启动子,为揭示植物根的发生、分化和发育机制,以及培育抗根部病虫害和营养高效利用型转基因烟草奠定了基础.     

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。     

编码叶绿体QB蛋白的psbA基因在E.coli中的转录表达研究(英文)

叶绿体中的psbA是一个编码QB蛋白的光调节基因。我们用带有豌豆psbA基因和lacZ基因融合体的质粒,研究了无光诱导下在E.coli中的表达。结果表明:含有psbA及其上游166碱基的DNA片段能在黑暗中表达。同时还表明,在植物中,psbA基因启动子是潜在的有较高活性的启动子,在黑暗中不能表达可能是由于受到特定的调节机制制约。叶绿体的psbA基因与E.coli的基因上游“pribnow”盒与“-35”盒有较高的同源性。这为叶绿体与光合原核生物有共同的起源提供了证据。     

獐茅HAK基因表达调控区的分离及其在水稻中的功能分析

獐茅高亲和性K+转运蛋白基因(AlHAK1)是从单子叶禾本科盐生植物獐茅(Aeluropus littoralis(Gouan)Parl)中克隆,对于细胞营养和离子渗透调节起关键作用。为了进一步了解AlHAK1基因的表达调控机制,文章采用基因组步移法分离了AlHAK1基因转录起始位点上游长度约1.3 kb的启动子区域。启动子顺式元件分析显示该序列具有典型的TATA和CAAT盒,以及一些与植物生长发育和环境响应相关的顺式元件。为了明确AlHAK1启动子的功能,将其与GUS基因融合构建到植物表达载体pCAMBIA1301上,通过农杆菌介导转化法导入水稻中。对转基因植株进行GUS组织化学染色,结果显示在转化AlHAK1启动子水稻的根、茎、叶、花药和内外稃部位均检测到GUS活性。GUS荧光定量分析显示AlHAK1启动子调节GUS表达活性低于组成型启动子CaMV35S和Ubiquitin,但其根部和茎部的GUS活性相对较高。对转化植株进行不同胁迫处理后检测GUS活性,结果表明受到ABA、干旱、高温的诱导后其茎部和根部GUS活性有所提高,推测位于该启动子-682 bp的HSE元件和-1 268 bp的MybBS元件可能在高温、ABA和干旱诱导的表达调控中起作用。     

高效删除标记基因的Bhlea2植物表达载体的构建

为培育去除选择标记基因的耐旱转基因植物,同时利用Cre/Lox和FLP/frt系统,构建一个能够高效删除标记基因的Bhlea2基因植物表达载体.拟南芥rd29A启动子是在低温、干旱、高盐胁迫下的快速应答启动子,玉米ubiquitin启动子可有效驱动外源基因的转录,拟南芥pAB5启动子是花粉及胚胎等发育早期特异表达的启动子,利用上述启动子构建了表达Bhlea2基因并能够删除标记基因的植物表达载体.该表达载体包括重组酶表达元件pAB5-FLP、Bhlea2抗旱基因表达元件rd29A-Bhlea2和bar标记基因表达元件ubiquitin-bar.     

粟PsbA基因5’未端非编码区的结构特征

本文对粟（Ｓｅｔｃｒｉａｉｔａｉｌｉｃａ，俗称：谷子）叶绿体基因ｐｓｂＡ上２２ｋｂ的ＥｃｉＲＩ片段进行了克隆。该基因５’－未端非编码区就位于这个片段上。序列分析显示这个编码区存在着与原核生物基因类似的启动子结构：其“－１０”区序列为ＴＡＴＡＣＴ，与原核生物的仅相差一个核苷酸；“－３５”区序列为ＴＴＧＡＣＡ，与原核生物的完全相同。另一方面，在“－１０”和“－３５”区之间还存在着一个类似真核生物核基因启动子结构的“ＴＡＴＡＴＡ”保守序列。这表明粟ｐｓｂＡ基因的启动子既具有原核基因的特征、又具有真核基因的特征。粟ｐｓｂＡ基因的ｍＲＮＡ前导序多列长８７ｂｐ，与高粱的完全一致。可以推测：禾本科Ｃ３和Ｃ４植物中，ｐｓｂＡ基因ｍＲＮＡ前导序列区的差异可能具有某种普遍性。计算机分析结果显示，６种植物的ｐｓｂＡ基因ｍＲＮＡ前导序列区内均能形成小的茎环结构，而且这段“ＣＴＡＴＴＴＴ”额外序列恰好位于茎环结构中，造成了６种植物间茎环大小的差异。可能，这个小的二级结构对ｐｓｂＡ基因的表达调控有一定的影响。     

一个水稻高效表达启动子Os252的分离

植物基因的表达受启动子的控制,高效表达启动子的分离及功能分析不仅是植物基因工程研究的重要研究方面,也是表达调控研究的重要内容。根据EST数据克隆了一个预测在水稻茎中高效表达的启动子Os252。将该启动子与GUS基因构建成表达载体并转入水稻。转基因水稻PCR分析表明,GUS基因已经成功地整合进水稻基因组中。GUS组织化学分析表明,Os252能启动GUS基因在水稻叶、茎以及胚乳中表达。进一步GUS酶活性的测定表明,叶和胚乳中Os252启动子活性分别是35S启动子的1.9和2.5倍。由于Os252来自于水稻,在叶和胚乳中活性高于35S启动子,因此该启动子可望用于水稻基因工程研究。     

人LOXL2启动子的鉴定与初步分析

LOXL2（lysyl oxidase like 2）是赖氨酰氧化酶（LOX）家族的一个重要成员,不仅可促进细胞外基质中胶原蛋白和弹性蛋白的交联,而且在转录调控、细胞信号转导以及细胞粘附等生物学过程中也有重要作用。多篇研究表明,LOXL2在多种肿瘤中高表达,且与多种肿瘤细胞的增殖迁移等生物学行为密切相关。LOXL2的表达调控机制目前仍不清楚。为了进一步研究LOXL2的转录调控机制,本研究克隆鉴定了LOXL2的启动子。首先通过数据库对LOXL2基因结构及潜在启动子区域进行了分析,进而以人的基因组DNA为模板,通过PCR定向克隆策略,构建了5个长度不同并覆盖LOXL2基因转录起始位点附近约1.7 kb的LOXL2基因启动子荧光素酶报告基因重组体。启动子活性分析结果表明,与对照组相比,5个重组体均具有启动子活性(P<0.05),提示LOXL2基因核心启动子定位于转录起始位点附近约185 bp的区域内。转录因子结合位点分析结果表明,LOXL2基因启动子缺乏典型的TATA盒,但含有GC盒以及Sp1、NFkB等潜在的转录因子结合位点。外源转染Sp1表达质粒能显著增强LOXL2基因启动子的活性（P<0.05）,提示Sp1能直接激活LOXL2的转录。     

人类连接蛋白基因Cx26的新调控区序列

人类连接蛋白２６基因（ｃｏｎｎｅｘｉｎ２６,Ｃｘ２６）已被看作乳腺癌上皮细胞中的抑瘤基因候选者。为了阐明此基因的调控机理,本文对其转译起始点上游的一个ＤＮａｓｅ１超敏区片段１．６ｋｂ进行了序列分析和ＣＡＴ报告基因分析。结果表明此１．６ｋｂ片段具有强效启动子功能,其中含有两个ＧＴ盒（分别位于－６１５８ｂｐ和－６２１３ｂｐ）,一个非ＴＡＴＡ的ＴＴＡＡＡＡ盒位于－６２３７ｂｐ,这是在人类Ｃｘ２６基因中新发现的第二个启动区。     

植物诱导型启动子及相关顺式作用元件研究进展

启动子是基因表达调控的重要元件,而启动子能正确调控基因的表达需要核心启动子以及上下游的顺式作用元件协同作用。诱导型启动子的应用减少了外源基因表达时产生的大量异源蛋白等代谢产物的积累和植物能量的浪费。综合近几年关于诱导型启动子的研究,从其启动子的结构及功能、分类、应用及相关顺式作用元件等方面进行概述,提出了在研究过程中存在的问题及展望。     

香蕉果实特异性ACC合酶基因启动子区的克隆及其功能初探

根据本实验室所获得的香蕉果实特异性ACC合酶cDNA序列,以改进的接头连接PCR方法通过两次步行从香蕉基因组中分别扩增并克隆了其基因5′旁侧区近端1.2kb和远端1.6kb的片段。通过拼接,构建出含有2505bp启动子区和转录起始位点下游86bp的共2591bp的基因5′旁侧区片段;其启发性动子区中34至28为推测的TATA盒序列,158至146为推测的CCAAT盒,与其它植物基因启动子结构相类似。将2.5kb启动子片段与β-葡糖苷酸酶(GUS)基因编码序列融合,用基因枪法将构建的嵌合基因转入香蕉叶、根和果实的细胞后,只在果实细胞中观察到报告基因的瞬时表达,从功能上证明了此25kb的启动子片段具有指导报告基因在香蕉果实中特异性表达的作用。同时构建5个含不同5′端缺失启动子与GUS融合基因的表达载体。瞬时表达结果表明可能负责果实特异性表达的调控区存在于转录起始位点至-1111的启动子区中,而在-1111至-608区间可能存在一个正控制区。     

植物逆境相关启动子及功能

启动子是调控基因表达的重要顺式元件, 在植物基因表达调控过程中起着重要作用。目前植物抗逆基因工程中, 人们大多使用组成型表达启动子驱动目的基因的表达。组成型表达启动子虽然能提高转基因植株的抗逆性, 但是其持续过量地表达转化的外源基因会阻碍植物的生长且减少其产量。因此, 只在胁迫条件下才会驱动外源基因表达的诱导型启动子的研究显得尤其重要, 已成为目前研究的热点。文章综述了受非生物逆境和生物逆境胁迫诱导的植物基因启动子的种类和功能, 并展望了植物逆境诱导启动子的研究方向和前景。     

天麻抗真菌蛋白基因的克隆及其启动子活性

通过构建和筛选天麻（Gastrodia elata Bl)基因组文库,克隆了一个天麻抗真菌蛋白基因组DNA。该基因组DNA含有一个516碱基组成的编码区。没有内含子结构。其启动子区含有保守的TATA盒及CAAT盒。为研究启动子活性。构建了-1157bp启动子区与GUS基因的融合表达载体。并将其用农杆菌（Agrobacterium tumefaciens)介导的遗传转化方法导入烟草（Nicotiana tabacum)中,获得了稳定转化的烟草。利用荧光检测及组织化学染色法对GUS表达进行了分析。结果表明,该启动子能够启动GUS基因在转基因烟草中组织特异性地表达。GUS基因在根中的表达水平最高。茎中次之,叶中只有低水平表达,而且该启动子具有诱导表达活性。可被真菌及水杨酸,茉莉酸强烈诱导表达。     

利用水稻启动子捕获系筛选水稻胚发育相关基因的初步研究

通过对2227个启动子捕获系中报道基因β-葡萄糖苷酸酶(β-glucuronidase,gus)表达活性检测,筛选到7个水稻胚中表达GUS活性的启动子捕获系,对其中编号为W9154的捕获系作了进一步分析。Southern杂交分析表明W9154是一个单拷贝T-DNA插入系,其T-DNA插入在水稻基因组第3号染色体上一个未知蛋白基因的第2个内含子中。对该未知蛋白基因上游调控序列生物信息学分析显示,其调控序列除含有TATA-box和CAAT-box等常见启动子元件外,还含有RY基序、E盒、G盒及AACA等种子特异性启动子的特征性元件。表达特征分析发现,编码上述未知蛋白的基因在野生型水稻的胚和茎中表达,这与捕获系W9154中GUS表达活性完全一致。这些表明启动子捕获系w9154捕获的候选基因可能是一个水稻胚发育相关基因。