香菇顺式调控元件的克隆及其序列分析*

应用顺式调控元件探测载体G221构建了一个香菇Lentinula edodes基因组文库。G221为大肠杆菌-酿酒酵母穿梭载体,含有一个由酵母Cyc1基因基本启动子控制的lacZ标记基因,能以转录增强活性筛选香菇DNA片段。用这个基因组文库转化酵母菌,获得了一批lacZ阳性转化子。对其中表达较强的阳性转化子进行质粒抽提和双酶切鉴定,筛选到50个香菇顺式调控元件DNA片段。对其中部分片段进行了测序,并对其中一个序列进行了序列分析,鉴别了该序列上的几个与转录相关的特征序列。该研究也探讨了利用酵母表达系统克隆香菇顺式调控元件的可行性。     

香菇顺式调控元件的克隆及其序列分析

应用顺式调控元件探测载体G221构建了一个香茹Lentinula edodes基因组文库。G221为大肠杆菌-酿酒酵母穿梭载体,含有一个由酵母Cycl基因基本启动子控制的lacZ标记基因,能以转录增强活性筛选香茹DNA片段。用这个基因组文库转化酵母菌,获得了一批lacZ阳性转化子。对其中表达较强的阳性转化子进行质粒抽提和双酶切鉴定,筛选到50个香茹顺式调控元件DNA片段。对其中部分片段进行了测序,并对其中一个序列进行了序列分析,鉴别了该序列上的几个与转录相关的特征序列。该研究也探讨了利用酵母表达系统克隆香茹顺式调控元件的可行性。     

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。     

绿色杜氏藻不同β-胡萝卜素羟化酶基因家族胁迫应答模式研究

β-胡萝卜素羟化酶(β-carotenoid hydroxylase, CHYB)是植物类胡萝卜素生物合成途径中的一个重要限速酶。本研究对绿色杜氏藻转录组测序数据进行分析,获得2条β-胡萝卜素羟化酶家族基因chyb1和chyb2。采用染色体步移法分别克隆并获得了绿色杜氏藻chyb1和chyb2基因的启动子序列,全长分别为1080 bp(GenBank登录号：KY012338)和1155 bp (GenBank登录号：KY012339)。利用Plantcare软件分析两个启动子的顺式作用元件,结果表明绿色杜氏藻chyb1基因启动子含有与甲基茉莉酸、花生四烯酸、水杨酸等非生物胁迫相关的顺式作用元件,而绿色杜氏藻chyb2基因启动子含有与光照相关的顺式作用元件。通过qRT-PCR分析了绿色杜氏藻CHYB基因家族在不同胁迫下的基因表达水平,结果表明该基因家族的基因表达水平与启动子调控相关,且不同的家族基因应答不同的胁迫。     

菊花CmDFR与CmANS基因启动子序列克隆与瞬时表达分析

DFR和ANS是花青素合成途径下游两个关键的结构基因,其不仅决定花青素苷最终结构及其呈色,还在花器官中特异性表达,研究其启动子区域对花色改良的分子育种具有重要参考价值.利用接头染色体步移法( genome walking),从菊花的叶片基因组DNA中克隆到了2个DFR基因同源序列CmDFR的启动子片段,1个ANS基因同源序列CmANS的启动子片段.生物信息学软件分析结果显示,这3个启动子片段除了含有多个TATA-box、CAAT-box等基本的启动子元件,还含有很多与MYB转录因子相结合的元件,以及G-box等参与光响应的顺式作用元件.利用双酶切方法,将克隆到的启动子片段替换栽体pB1121上的35S启动子,将新构建的植物表达栽体转入农杆菌中,采用叶盘法侵染菊花叶片和花瓣进行瞬时表达研究.结果表明,这3个启动子片段均具有驱动下游报告基因表达的功能.因此,可以开发成菊花分子育种的有效基因构件.     

LCRG1基因启动子关键顺式调节元件的鉴定

LCRG1基因(laryngeal carcinoma related genel,LCRG1)是一个新的喉癌候选抑瘤基因,其转录调控机制一直未被阐明.通过限制性内切酶酶切介导对LCRG1基因(-169～+127)区域进行剪切体分析,将LCRG1基因最小启动子定位于-169～-57.应用连接体扫描突变体分析,将关键顺式作用元件确定在-137～-122.生物信息学提示该区存在SP1、E2F1/DP1、EKLF和ZF9转录因子结合位点.利用已知反式作用因子与报告基因质粒进行共转染,提示Sp1为有效的反式作用因子,且能上调LCRG1基因的表达.凝胶迁移阻滞实验确定LCRG1基因关键的顺式作用元件区域具有Sp1结合位点.LCRG1基因启动子-137～-122片段在该基因表达过程中可能起重要作用,为LCRG1基因功能研究提供了新的证据.     

拟南芥FRUITFULL(FUL)基因的表达调控模式

FRUITFULL(FUL)基因是一类MADS box基因,在控制开花时间、花分生组织分化、茎生叶形态以及心皮和果实的发育中发挥重要作用。为了阐明FUL的表达调控模式,克隆了拟南芥Arabidopsis thaliana FUL启动子区(-2148bp~+96bp)及其第一内含子,并构建一系列启动子分段缺失表达载体及含FUL第一内含子的融合载体。并进一步构建了各顺式作用元件融合拟南芥TUBULIN和ACTIN启动子的表达载体。转基因拟南芥分析结果表明,FUL启动子的上游存在2个抑制其表达的顺式作用元件,其中一个很可能与转录因子AP1的结合有关;2个存在于上游调控区的CArG-box对FUL基因表达起到重要的调控作用;FUL基因第一内含子参与拟南芥心皮和雄蕊的发育调控,而且有增强基因表达的作用。     

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。     

蛹虫草hat启动子的克隆及功能分析

从蛹虫草中克隆出1个组蛋白乙酰转移酶(Histone acetyltransferase)基因的hat启动子,长度为1 509 bp,并对该启动子的序列进行详细分析。依据作用元件预测结果显示,hat启动子含有CAAT-box和TATA-box等典型的顺式作用元件,以及参与光响应的顺式作用元件G-box,参与水杨酸响应的顺式作用元件SARE等。将hat启动子连接于报告基因绿色荧光蛋白基因gfp (Green fluorescence gene)的上游,与gfp融合基因表达构建来鉴定启动子的活性。经过农杆菌转化,得到的疑似转化子进行PCR验证、gfp表达水平分析及荧光检测,结果表明：该启动子在蛹虫草菌丝中有较强的驱动GFP表达的能力,在荧光显微镜下可以观察到转化子具有强烈的绿色荧光。开展此研究为食用菌菌种改造提供启动子元件及建立高效的蛹虫草异源基因表达体系奠定基础。     

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。     

悦目金蛛丝腺SMART RACE cDNA文库的构建与鉴定

运用SMART 技术构建了悦目金蛛丝腺SMART RACE cDNA文库.经检测,文库所含全长cDNA的长度主要集中在500 bp～2000 bp 之间;把双链cDNA通过T/A克隆、随机挑选阳性克隆并测序后,得到1条752 bp的全长cDNA序列.以该文库为模板,用依据这条全长cDNA序列设计的基因特异性引物与接头引物进行RACE, 3'RACE 和5'RACE的产物拼接后的全长序列与上述全长cDNA序列一致.结果表明,该文库适于用RACE方法从中分离在悦目金蛛丝腺中表达基因的全长cDNA.本文还对SMART 技术的特点和局限性进行了讨论.     

利用SMART方法快速克隆异黄酮代谢途径多基因的研究

采用改进的酸酚法提取高质量的大豆叶片RNA,利用SMART思想和方法构建大豆叶片全长cDNA文库,直接以一级库液稀释液为模版进行PCR,快速克隆得到异黄酮代谢途径相关的5个基因。与传统的从DNA、RNA出发克隆基因,以及构建文库再进行基因筛选的克隆方法相比,该方法得到的基因均为全长基因,适用于快速、简便的进行多基因全长克隆。     

Molecular characterization of new members of the Hevea brasiliensis hevein multigene family and analysis of their promoter region in rice

The cloning of hevein genes from Hevea brasiliensis was undertaken with the objective to isolate useful promoters to drive transgene expression in genetically engineered rubber tree. Four different full length genes were cloned by library screening and a fifth, a partial gene, by adaptor-anchored PCR. Sequence alignment revealed that hevein genes, although highly conserved in their transcribed region, diverged in two groups, with major differences in their promoter region, suggesting a more rapid evolution of the upstream regulatory functions of the genes than the downstream functions of their protein products. The promoter regions from two hevein genes representative of each group were isolated and analyzed in rice. Although both were functional, only the longest promoter sequence (PHev2.1) conferred a high level of expression to the transgene in various tissues of this heterologous host. It was in addition up-regulated by mechanical wounding and fungal infection in leaves. A number of potential cis-regulatory elements were identified in silico and are discussed in view of the expression profiles observed in rice.     

霍乱弧菌分型噬菌体VP3基因组序列的测定与分析

测定和分析霍乱弧菌分型噬菌体VP3基因组序列,并为ElTor型霍乱弧菌两类菌株的分型方法原理提供研究基础。鸟枪法构建VP3噬菌体全基因组随机文库;测序拼接成最小重叠群,引物步移法填补缝隙序列,拼接后获得VP3全基因组序列。PCR随机扩增噬菌体DNA片段并酶切鉴定;预测可能存在的开放读码框(ORF);对VP3和相关噬菌体的DNA聚合酶基因作进化树分析,协助判定VP3的分类;对预测的部分启动子区利用报道基因进行活性分析。VP3全基因组为环状双链DNA,长度39504bp;酶切鉴定结果与序列一致。确定了49个ORF,注释了27个ORF的编码产物,其中有20个基因产物与T7样噬菌体同源,包括RNA聚合酶(RNAP)、参与DNA复制的蛋白、衣壳蛋白、尾管及尾丝蛋白、DNA包装蛋白等。DNA聚合酶(DNAP)进化树分析表明VP3与T7样噬菌体有同源性。将预测的10个启动子序列克隆到lacZ融合质粒pRS1274上,经检测均具有启动子活性。测定和分析VP3的基因组序列,基因组结构与进化树分析提示VP3属于T7噬菌体家族。     

Characterization of an abscisic acid responsive gene homologue from Cucumis melo

A cDNA and genomic DNA encoding an abscisic acid responsive gene (ASR) homologue (Asr1) was isolated from an inodorus melon, Cucumis melo var. kuwata, cDNA and genomic library. The Asr1 gene showed the strongest fruit-specific expression and differential expression profiles during fruit development, which were expressed from a low copy gene. The promoter region of the Asr1 gene contained several putative functional cis-elements, which may be involved in the response to plant hormones and environmental stresses. These results suggest that Asr1 may play an important role in the regulation of melon fruit ripening.