甘蔗 UGPase 5’侧翼序列克隆及缺失表达分析简

以甘蔗(FN95;-1702)为材料,通过接头连接PCR方法克隆该基因不同长度5′侧翼序列。将不同长度的5′侧翼序列连同UGPase基因的外显子片段定向插入到GUS基因上游,在保证其后GUS编码框不发生偏移的情况下,插入的UGPase外显子融合GUS表达成为新的报告基因。根据此策略,构建了一系列表达结构为5′ Flanking Sequence-UGPase Exon-GUS-Nos polyA的5′侧翼序列缺失表达载体,进行启动子活性分析。注射法转染烟草叶片组织检测GUS瞬时表达,分析结果表明,所克隆到的UGPase基因5′端侧翼序列不具有启动子活性。     

黄芪UGPase cDNA克隆、分析及其在大肠杆菌中的表达

在已报道的UGPase的植物cDNA序列基础上,从膜荚黄芪（Astragalus membranaceus(Fisch.)Bunge)毛状根中分离了此酶的cDNA。此cDNA全长为1831bp,推测编码分子量为51.5kD,等电点为6．01的由471个氨基酸残基组成的多肽。将此cDNA的开放阅读框载入质粒pET28(a)^ 并转入大肠杆菌（Escherichia coli)BL21。SDS－PAGE表明此酶已经在E.coli中获得大量表达,表达量约为总细菌蛋白的40％。酶活分析表明,转化菌中UGPase的活性经非转化菌高0．50－3．27倍,证明此cDNA 可以在原核生物中获得表达。Northern blot表明UGPase在黄芪的根,茎,叶及毛状根中均有表达,在根及毛状根中表达量较高,证明了此酶主要分布于植物贮藏组织的报道。     

甘蔗茎杆特异表达基因启动子的克隆及初步分析

甘蔗茎秆是利用转基因方法生产重组药用蛋白或有价值的化合物的理想器官,构建能在甘蔗茎秆中高水平表达异源蛋白质的表达载体是非常有意义的。而一个高效表达的载体,启动子则是其最重要元件之一,因此,茎秆特异性启动子的获得是甘蔗作为生物反应器的前提。利用染色体步移法克隆到甘蔗己糖转运蛋白基因PST2a 5′端上游的一段长1968bp的序列（ Ppst2a ）,经序列测定及软件分析表明,该序列具有典型的启动子结构。此序列置换植物表达载体pCAMBIA1301上的CaMV 35S启动子,构建植物表达载体,命名为pCAMBIA1900,该启动子下游为gus基因。利用基因枪法转化甘蔗的茎和叶,对gus基因的瞬时表达进行测定,结果表明所获得的己糖转运蛋白基因启动子只在甘蔗茎中驱动gus基因瞬时表达,该启动子具有茎秆特异性。     

人肝刺激因子基因5'-侧翼序列克隆和结构分析

为探讨人肝刺激因子(human hepatic stimulator substance,hHSS)基因表达调控的分子机制,分离人了hHSS基因组DNA,克隆其5'-侧翼序列4 890 bp,与GenBank比对后,将hHSS基因定位于人16号染色体.通过逆转录PCR(RT-PCR)和5'RACE确定hHSS基因转录起始位点,为进一步研究hHSS基因启动子活性及转录调控特点提供了必要的实验依据.     

人肝刺激因子基因5′-侧翼序列克隆和结构分析

为探讨人肝刺激因子(human hepatic stimulator substance,hHSS)基因表达调控的分子机制,分离人了hHSS基因组DNA,克隆其5′-侧翼序列4890bp,与GenBank比对后,将hHSS基因定位于人16号染色体。通过逆转录PCR(RT-PCR)和5′RACE确定hHSS基因转录起始位点,为进一步研究hHSS基因启动子活性及转录调控特点提供了必要的实验依据。     

团头鲂促性腺激素GtH Iβ亚基基因5'端启动子区克隆及表达载体构建

本研究利用改进的锚定PCR方法克隆了团头鲂（Megalobrama amblycephala）促性腺激素IB（GtHIβ）亚基基因5＇端侧翼序列,并在生物信息学方法分析的基础上构建了荧光素酶质粒表达载体。序列分析结果显示：克隆得到的GtHIβ亚基基因5’端侧翼序列长度为479bp,其中包括TATA盒、ARE、PRE、ERE、SF-1、Ptxl等可能对GtHIp亚基基因转录调控起重要作用的功能转录因子结合位点。利用PCR方法在基因组中扩增得到了3个缺失片段,并同全长片段一起分别连接至pGL3-Basic报告基因载体,成功构建了团头鲂GtHIp亚基基因5’端侧翼序列的表达载体,为进一步研究、分析其转录调控机制提供了基础。     

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。     

Nodal基因5'末端侧翼序列抑制子的分析

Ｎｏｄａｌ基因属于ＴＧＦ－β超家族。它在小鼠原肠期的原条形成过程中起重要作用。Ｎｏｄａｌ基因的缺失导致中胚层不能形成。使小鼠死亡。用一系列含有Ｎｏｄａｌ基因５′侧翼序列其缺失体的荧光素酶报告基因质粒瞬时转化Ｆ９细胞。通过分析这些报告基因质粒的荧光素酶活性,在转录起始点上游的１ｋｂ处的ＥｃｏＲⅠ附近找到一个抑制子元件。该抑制子元件的核心部分位于ＥｃｏＲⅠ位点下游约２００ｂｐ处,它几乎可以完全抑制Ｎｏ     

玉米ZmCI-1B启动子及其7个5'端缺失体在转基因拟南芥中的活性分析

将ZmCI-1B全长启动子及其7个5'端缺失的启动子片段的表达载体分别转化农杆菌GV3101,经PCR鉴定正确之后,以拟南芥为遗传转化受体,利用花序侵染法将各个表达载体转化拟南芥。用PCR法检测转化后的拟南芥植株,取阳性植株的幼苗或花、角果进行GUS组织化学染色。结果表明,ZmCI-1B启动子在拟南芥中的调控特性与玉米中的不同;ZmCI-1B启动子及其7个5'端缺失启动子转基因拟南芥植株中GUS的染色部位各异,说明了不同长度的启动子功能特性不同,推测其可能与启动子上的顺式作用元件有关。     

ggpps 5'-侧翼序列的克隆及其启动子功能验证

目的:研究牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl diphosphate synthase,GGPPs)基因启动子的活性;方法:从曼地亚红豆杉细胞中克隆ggpps基因5'-侧翼序列,并将该侧翼序列代替pBI121质粒上的CaMV35S启动子,以Gus基因作为报告基因构建植物表达载体,并进一步导入农杆菌LBA4404中获得阳性转化子,然后用叶盘转化法验证该侧翼序列的启动子活性;结果:本研究从曼地亚红豆杉细胞中成功克隆了ggpps基因的5'-侧翼序列,并且验证了该侧翼序列具有启动子活性;结论:ggpps基因的5'-侧翼序列的测序结果表明本实验成功克隆了该侧翼序列,启动子功能验证结果表明ggpps 5'-侧翼序列具有启动子活性,这些结果为进一步的通过缺失法进行ggpps基因启动子功能研究奠定了基础.     

甘蔗类异黄酮还原酶(IRL)基因的克隆与表达分析

采用RT-PCR技术从甘蔗中克隆So IRL基因,用生物信息学方法对获得的氨基酸序列进行分析,利用荧光定量PCR技术研究So IRL基因在甘蔗不同组织和不同胁迫条件下的表达特性。结果表明,克隆获得甘蔗So IRL,Gen Bank登录号为KF808324。该c DNA全长1 169 bp,含有1个927 bp的完整开放阅读框(ORF),编码309个氨基酸。系统进化树分析显示,甘蔗So IRL与玉米的IRL蛋白亲缘关系较近。q RT-PCR分析表明So IRL在甘蔗根、茎、叶中均有表达;在RSD病菌及低温(4℃)、聚乙二醇(PEG)、Na Cl和脱落酸(ABA)4种非生物胁迫下均被诱导表达,但表达模式不同。说明该基因可能参与甘蔗应答RSD过程,并可能在非生物胁迫中也发挥了作用。     

ggpps 5′-侧翼序列的克隆及其启动子功能验证

目的：研究栊牛儿基栊牛儿基焦磷酸合成酶（geranylgeranyl diphosphate synthase,GGPPs）基因启动子的活性;方法：从曼地亚红豆杉细胞中克隆ggpps基因5′-侧翼序列,并将该侧翼序列代替pBI121质粒上的CaMV35S启动子,以Gus基因作为报告基因构建植物表达载体,并进一步导入农杆菌LBA4404中获得阳性转化子,然后用叶盘转化法验证该侧翼序列的启动子活性;结果：本研究从曼地亚红豆杉细胞中成功克隆了ggpps基因的5′-侧翼序列,并且验证了该侧翼序列具有启动子活性;结论：ggpps基因的5′-侧翼序列的测序结果表明本实验成功克隆了该侧翼序列,启动子功能验证结果表明ggpps 5′-侧翼序列具有启动子活性,这些结果为进一步的通过缺失法进行ggpps基因启动子功能研究奠定了基础。     

甘蔗生长素结合蛋白ScABP4基因的克隆与表达

生长素结合蛋白(auxin binding protein,ABP)在生长素信号转导、植物生长发育调控等方面发挥重要作用。该研究利用RT-PCR方法从甘蔗品种Badila中克隆得到了1个ABP基因,序列分析显示该基因的开放读码框(ORF)长度为615bp,编码204个氨基酸。多序列比对和系统进化树分析表明它与高粱(Sorghum bicolor)和玉米(Zea mays)的ABP4蛋白的亲缘关系最近,因此将该基因命名为ScABP4。将其构建到原核表达载体pGEX-6P-1中,成功表达出一个分子量约为22.5kD的蛋白。亚细胞定位结果显示ScABP4主要定位于细胞质网状结构和细胞膜;生物信息学分析显示ScABP4是一个带有信号肽的分泌蛋白,说明ScABP4蛋白可能储存在内质网中并在质膜上执行其生物学功能。荧光定量PCR分析结果表明,ScABP4基因在甘蔗的芽、根、茎、叶中均有表达,其中在芽中相对表达量最高。生长素和黑暗处理下ScABP4基因的表达上调,说明ScABP4基因可能参与甘蔗对生长素的响应及与光信号通路的互作。此外,ABA、JA、SA、CuCl2胁迫能够诱导ScABP4基因的表达,CdCl_2胁迫可抑制ScABP4的表达。由此推测,ScABP4基因可能参与甘蔗对病害、干旱、渗透、重金属等胁迫的应答过程。该研究结果为探讨甘蔗生长素结合蛋白基因的功能提供了实验证据。     

黄芪UGPase cDNA克隆、分析及其在大肠杆菌中的表达

在已报道的UGPase的植物cDNA序列基础上,从膜荚黄芪( Astragalus membranaceus (Fisch.) Bunge)毛状根中分离了此酶的cDNA.此cDNA全长为1 831 bp,推测编码分子量为51.5 kD、等电点为6.01的由471个氨基酸残基组成的多肽.将此cDNA的开放阅读框载入质粒pET28(a)+并转入大肠杆菌( Escherichia coli ) BL21.SDS-PAGE表明此酶已经在 E.coli 中获得大量表达,表达量约为总细菌蛋白的40%.酶活分析表明,转化菌中UGPase 的活性比非转化菌高0.50～3.27倍,证明此cDNA可以在原核生物中获得表达.Northern blot表明UGPase在黄芪的根、茎、叶及毛状根中均有表达,在根及毛状根中表达量较高,证明了此酶主要分布于植物贮藏组织的报道.     

甘蔗花叶病毒3’末端基因的克隆及外壳蛋白序列分析比较

选取我国SCMV优势株系A株系的分离物SCMV-CA为材料,经过病毒和病毒RNA的提纯,反转录获得病毒cDNA,并克隆到载体pUC19的SmaI位点上,筛选得到多个重组质粒。选取其中一个克隆SCMV-CA54进行测序,得到一个全长为1296 bp的核苷酸序列。这段序列由一个长为1044 bp的开放阅读框架（ORF）和一个长279 bp的3’末端非编码区序列（3'-UTR）及poly(A)尾巴组成。这个ORF包括病毒完整的外壳蛋白（CP）及部分核内含体蛋白b（NIb）基因序列。将所得序列同已知SCMV亚组中各株系分离物的核苷酸和氨基酸进行同源性比较,结果表明该序列与其它株系分离物CP核苷酸序列的同源性介于63.7%～77.6%之间,氨基酸的同源性介于64%～89%之间。根据马铃薯Y病毒属的序列同源性划分标准,SCMV-CA与其它株系或分离物的同源性关系均介于种与株系划分标准之间。这是我国首次报道SCMVCP基因序列。     

甘蔗MOC1基因(ScMOC1)的克隆与表达分析

MONOCULM 1(MOC1)基因在植物腋分生组织和腋芽的形成中发挥重要作用,是植物分蘖关键调控基因。本研究利用同源基因克隆法结合RT-PCR、RACE技术从甘蔗品种ROC22中克隆获得MOC1的同源基因,命名为Sc MOC1。生物信息学分析发现该基因的c DNA序列包含一个长度为1299 bp的开放阅读框,编码432个氨基酸残基组成的含有GRAS保守结构域的非分泌蛋白,其分子量为45.43 k D,理化等电点p I为6.98。序列比对分析显示Sc MOC1与高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)、赖草(Leymus secalinus(Georgi)Tzvel.)、水稻(Oryza sativa L.)等禾本科植物同源蛋白氨基酸序列一致性较高;系统进化树分析显示其与高粱、小米草(Setaria italica(L.)P.Beauv.)、玉米(Zea mays L.)等禾本科植物MOC1同源蛋白亲缘关系最近;Sc MOC1在甘蔗品种ROC22中的序列变异分析发现,30个克隆得到的序列中共有46个SNP位点和29处In Del位点,其中1个位点发生的单个碱基缺失和另一个位点的4个碱基插入是造成基因编码蛋白序列变化的主要原因。中性检测表明,Sc MOC1在ROC22中遵循中性进化模型。采用实时荧光定量PCR分析Sc MOC1在甘蔗品种ROC22分蘖期不同组织部位(根、茎、叶、分蘖芽、叶鞘、生长点)、茎尖生长点和不同发育阶段腋芽(幼嫩腋芽、半大腋芽、较大腋芽、成熟休眠腋芽)的表达特征,结果显示Sc MOC1在分蘖期的ROC22中的表达具有组织特异性,在生命活跃的茎尖生长点处表达量最高;在腋芽形成发育过程中该基因表达总体呈现出"升-降-升-降"的趋势,说明Sc MOC1基因可能在甘蔗腋芽形成发育阶段中发挥作用。以上研究可推测Sc MOC1在甘蔗的分蘖性状调控上扮演重要的角色。本研究为Sc MOC1的功能研究及其在甘蔗产量分子辅助育种中的利用奠定基础。     

杂交构树UDP-葡萄糖脱氢酶基因编码蛋白的亚细胞定位及其启动子5'端缺失片段的功能分析

为了研究杂交构树UDP-葡萄糖脱氢酶基因（DDBJ,BpUGDH基因登录号为LC457701）启动子不同区域的表达活性,利用5'端缺失及同源重组实验技术,将5个不同长度的BpUGDH启动子5'端缺失片段与GUS基因连接,并通过农杆菌介导法瞬时转化烟草;同时,为了定位BpUGDH基因编码的蛋白在细胞中表达的具体位置,利用GFP报告基因融合目的基因进行蛋白质的亚细胞定位。结果显示：BpUGDH基因启动子-244 bp以内的序列均能介导GUS基因的诱导表达,并且-973、-465、-355、-281和-244 bp之间的区域可能对BpUGDH基因启动子的活性发挥着至关重要的作用。另外,BpUGDH基因编码蛋白的亚细胞定位结果显示：BpUGDH位于叶绿体中。     

基于转录组的甘蔗PPR基因家族的鉴定及表达分析

本研究基于甘蔗花叶病毒(sugarcane mosaic virus, SCMV)侵染甘蔗(Saccharum spp.)健康幼嫩叶部转录组数据,运用生物信息学方法在甘蔗基因组中鉴定了196个甘蔗三角状五肽重复蛋白(sugarcane penta-tricopeptide repeat protein, ScPPR)家族基因,并对该家族成员蛋白的基本理化信息、亚细胞定位、保守基序、系统进化树和转录组表达量等进行分析和RT-qPCR验证。分析结果表明,甘蔗中包含有196个ScPPR基因家族成员,其编码蛋白质含有52～1 293个氨基酸,分子量为5 897～144 174 kDa,理论等电点范围为4.70～10.54;对ScPPR家族成员亚细胞定位预测分析结果表明大多数成员定位于叶绿体和细胞核中;系统进化关系分析表明ScPPR基因家族分为GroupⅠ和GroupⅡ;对甘蔗转录组的基因表达分析表明ScPPR2、ScPPR48、ScPPR54、ScPPR58、ScPPR151、ScPPR165、ScPPR168、ScPPR184的基因表达量有显著差异。利用RT-qPCR实验进行验证,其中ScP...     

甘蔗细胞色素C基因的电子克隆与分析

以甘蔗类似细胞色素C的EST序列CF576943.1为探针,通过电子克隆技术获得了甘蔗细胞色素C基因（Cytochrome C,Cyt C）的一条cDNA全长序列,命名为ScCyt C.用生物信息学方法对该基因氨基酸序列与组成、亚细胞定位、跨膜区与信号肽、疏水性/亲水性、蛋白质二、三级结构以及功能等进行分析与预测.结果表明：Cyt C基因全长1 073 bp,编码112个氨基酸,该基因位于细胞质,为非分泌型蛋白,无规卷曲为主要二级结构原件,含有1个保守功能域,主要功能为翻译并且在不同植物中具有高度保守性.电子表达分析结果显示,该基因在甘蔗各个组织均有表达,其中在茎和根中的表达量比其他组织类型中表达量高,此外,该基因的表达可能受到低温的调控.为甘蔗细胞色素C基因的结构及其功能的研究奠定了一定的基础.     

甘蔗SPSⅢ5′侧翼序列缺失表达载体的构建及其转化烟草的研究

蔗糖磷酸合成酶是糖代谢调节的关键酶之一,根据本实验室克隆到的SPSⅢ5′侧翼序列,构建了3个侧翼序列缺失表达载体,转化云烟85成功获得转基因植株,可用于核心启动子确定的研究。转基因植株叶片冰冻切片结果表明3段缺失侧翼序列均有启动子活性。