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。     

烟草化学诱导表达系统的建立

化学诱导表达系统对植物功能基因的研究及植物基因工程应用有重要意义。XVE是以雌激素为基础的用于诱导转基因植物中目的基因表达的一种系统,能够在可调控方式下诱导基因的表达。目前,以烟草为遗传转化材料进行XVE系统研究的详细报道还未见发表。本文以烟草作为研究对象,利用PCR技术从本实验保存的质粒pROKII-GFP中扩增出GFP基因。构建雌激素诱导型植物表达载体(p ER8-GFP)并利用农杆菌介导的叶盘法将外源基因导入野生型烟草中;经潮霉素抗性筛选出转化植株后,用PCR鉴定出阳性转化植株,将阳性转化植株利用不同浓度和不同时间的雌激素进行处理,并结合定量PCR和Night SHADE植物活体成像系统对转基因植株的表达水平进行检测。结果表明诱导p ER8-GFP载体在烟草中表达的最适雌激素浓度为25μmol·L~(-1),最适时间为48 h;同时在烟草胚轴与根尖细胞中检测到荧光信号,表明XVE化学诱导系统在烟草中也可以高效、严格的依赖雌激素的诱导来控制目的基因表达。本研究将为烟草相关的化学诱导表达研究提供技术支持与解决方案。     

植物基因的人工调控表达

通过增加或减少特定诱导物，可精确调节目的的基因上游构建的“基因开关”，实现外源目的基因的准确调控，使外源基因在植物体内适时、适量、有效地表达。因此构建一个拥有“基因开关”的人工调控表达系统是势在必行的，该系统的成功构建也将有利于提高转基因植物广泛应用的可能性。     

植物广谱抗病基因工程策略与研究进展

系统获得性抗性（SAP）是植物防御病原微生物侵染的一条有效途径。利用基因工程技术改造其表达特性可以提高植物的抗病性,从活性氧的代谢,抗病基因的利用、过敏反应的诱导和SAR的组成性表达等方面论述了植物广谱抗病基因工程的研究策略。已取得的成就及今后的研究方向。     

转基因植物高效删除标记基因的实用型双元转化载体

利用雌激素诱导的Cre/loxPDNA重组系统,构建用于转基因植物删除标记基因的实用新型载体,将所有非目的基因放于两同向loxP位点间,多克隆位点位于两loxP位点外,可插入目的基因,载体设计非常实用。在插入目的基因GUS后转化烟草,雌激素诱导,分析诱导前后DNA的重组情况、不同时间基因转录水平,以及目的基因在诱导前后的表达。结果显示,诱导后染色体DNA实现了高效重组,非目的基因片段消失,目的基因GUS在诱导后表达正常。     

不结球白菜BcDF1.2基因克隆与诱导表达

利用RACE技术,获得了不结球白菜防卫素基因全长序列,命名为BcDF1.2(DDBJ登录号AB302891).序列分析发现,BcDF1.2全长532 bp包含1个长度为96 bp的内含子区域,该基因编码79个氨基酸残基组成的蛋白质,与其他植物的防卫素基因和抗真菌蛋白基因有较高的同源性.系统进化树分析表明,该基因在不同植物间具有高度保守性.基因组DNA杂交表明BcDF1.2属于较小的多基因家族.水杨酸和霜霉病原菌诱导后,该mRNA不仅在诱导的叶片中转录表达增加,而且在未诱导的系统叶片中表达增加.BcDF1.2在不结球白菜叶片中的转录表达特点表明可能参与对霜霉病的抗性反应.     

基因AtHsp17.6-C2启动子的克隆及其热诱导动力学研究(英文)

介绍一个植物表达系统,由热激蛋白基因(AtHsp17.6-C2)的启动子来驱动GUS基因的表达。在22℃生长条件下,稳定遗传的转基因植株中几乎检测不到GUS的活性。但是当温度升至34～37℃时,GUS的活性迅速升高。37℃是该植物表达系统最适诱导温度。转基因植株经37℃热诱导2小时后再返回22℃培育2小时,GUS的活性增加80多倍。多次热诱导实验表明这个表达系统是能够被重复多次热诱导的。实验结果表明这个植物诱导表达系统能够适用于多种目的需要。     

拟南芥FT基因原核表达载体的构建、表达和蛋白纯化

FT基因是植物成花素,在植物的开花调控中起着重要作用。构建了用于原核表达的FT-eGFP表达载体,并在大肠杆菌BL21中进行重组蛋白的诱导表达。从IPTG诱导浓度、诱导时间和诱导温度等方面进行了细致的分析,最终建立了FT-eGFP融合蛋白诱导表达的优化体系:当菌液OD600=0.6-1.0时,采用IPTG1.0mol/L,在28℃诱导表达6h。摸索和建立了利用HisTrapKit标签,经过镍柱纯化,纯化目的蛋白的技术体系,为进一步研究FT基因在植物开花调控中的应用奠定了基础。     

植物低温诱导转录因子CBF研究进展

植物在低温驯化过程中能诱导许多基因的表达。其中CBF转录因子是目前植物抗寒分子生物学领域研究的热点之一。它通过与低温诱导基因启动子区域中的CRT/DRE调控元件结合,调控一系列低温诱导基因的表达,从而提高植物的抗寒性。对植物低温诱导CBF转录因子的结构、功能及其表达调控等方面的研究进展进行了综述。     

草甘膦诱导表达的大豆与棉花EST序列的分离

利用差异显示PCR方法分离了63个草甘膦诱导后在大豆和棉花中差异表达的片段,测序分析结果表明属于33个草甘膦诱导的大豆和棉花EST序列。通过在GenBank中进一步比时研究发现:约85％的EST序列与水杨酸、冷、创伤、氧化等非生物胁迫诱导后表达库中的EST序列有高达95％以上的同源性,由此可推测这些基因参与了植物对非生物胁迫的反应过程。草甘膦诱导后高表达EST、序列的获得将有利于进一步分离相关非生物胁迫诱导表达基因及启动子,研究其转录调控的机理,有望建立草甘膦诱导系统。从而解决组成型表达造成外源基因在植物体所有发育阶段和所有组织部位表达,造成植物体能量浪费。     

植物细胞内外源基因的瞬间表达及其在基因表达调控研究中的应用

外源DNA通过物理或化学的方法导入植物原生质体后,在合适条件下,短时间内即可诱导所携带的基因表达。这种基因的瞬间表达受到导入外源基因的方法、DNA的状态及所构建的嵌合基因的结构、植物细胞本身的生理状态等因素的影响。目前这一瞬问表达系统已广泛应用于植物基因表达的调控研究。     

化学诱导表达系统及其在植物中的应用

化学诱导启动子可以在特定时间和部位激活或抑制目的基因的表达。目前,已经建立了多种化学诱导表达系统,用于基因功能分析、无标记植物转化、特定位点DNA切除、育性恢复和RNA沉默等方面的研究。化学诱导表达系统为基础分子生物学研究和生物技术应用提供了强有力的工具,将大大加快植物转基因技术的应用。     

生境因子及理化因素对外源基因在植物体内表达的调节

外源基因在植物体内的表达除受植物体本身代谢及分子调节外,还受生境因子及理化因素等外界环境因子的调节.生境因子及理化因素可诱导植物某些基因的表达,同时调控这些基因的启动元件;利用营养及逆境胁迫条件改变植物的生长代谢也可实现对外源基因表达的调节.本综述了生境因子及理化因素对外源基因在转基因植物体内表达的调控机制.     

双管基因枪介导的基因瞬时表达技术在拟南芥中的应用

基因瞬时表达是植物中研究目标基因功能的常用手段。在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,相比原生质体和农杆菌介导的基因异源表达技术,利用粒子轰击进行基因瞬时表达一直鲜有报道。其主要原因是拟南芥叶型相对较小、基因枪操作相对烦琐以及基因表达效率差异较大。该研究通过优化双管基因枪系统,在营养生长旺盛的拟南芥莲座叶中实现GFP和GUS基因高效表达。同时,通过GUS报告基因明确了坏死诱导因子BAX、Avh238和ATR13/Rpp13激发拟南芥细胞坏死的表型。但在本氏烟(Nicotianabenthamiana)中明显诱导细胞坏死的Avrblb1/RB基因对,在拟南芥中却丧失了诱导细胞坏死的活性。由于双管基因枪系统每次轰击时设置平行对照,可有效降低转化实验中的样本变异度,为拟南芥及其突变体研究中准确评价基因功能和高通量筛选目标基因提供新的技术参考。     

干旱胁迫诱导下植物基因的表达与调控

干旱胁迫能够诱导植物表达大量的基因 ,研究这些基因的表达与调控 ,为植物抗旱的定向育种创造条件。本文系统介绍了在干旱胁迫条件下 ,植物体内渗透调节物质和可溶性糖合成有关的基因、离子和水分通道及Lea蛋白基因的表达 ,以及与这些基因表达相关的调控元件和因子 ,干旱胁迫信号转导等方面的最新研究进展。     

植物基因的人工调控表达

通过增加或减少特定诱导物,可精确调节目的基因上游构建的“基因开关”,实现外源目的基因的准确调控,使外源基因在植物体内适时、适量、有效地表达。因此构建一个拥有“基因开关”的人工调控表达系统是势在必行的,该系统的成功构建也将有利于提高转基因植物广泛应用的可能性 。     

甘菊CMO同源基因的分离与表达分析

利用半嵌套巢式PCR结合RACE技术从菊科植物甘菊[Chrysanthemum lavandulifolium(Fisch.ex Trautv.)Makino]中分离得到了一个长度为1 450 bp的片段.序列分析结果表明,其开放阅读框全长1 140bp,编码379个氨基酸残基;在GenBank 比对并进行系统进化分析可知,该片段为CMO同源基因,命名为ClCMO.利用不同胁迫处理进行分析发现,在非胁迫条件下ClCMO基因在甘萄茎、叶、花叶中均有表达信号,在根中没有表达;其可以响应干旱、高盐胁迫和脱落酸(ABA)的诱导,不响应冷热胁迫,并且其表达在水杨酸(SA)诱导下受抑制.这些结果表明,ClCMO基因是提高植物耐干旱、高盐能力的有效基因资源.     

双管基因枪介导的基因瞬时表达技术在拟南芥中的应用

基因瞬时表达是植物中研究目标基因功能的常用手段。在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中, 相比原生质体和农杆菌介导的基因异源表达技术, 利用粒子轰击进行基因瞬时表达一直鲜有报道。其主要原因是拟南芥叶型相对较小、基因枪操作相对烦琐以及基因表达效率差异较大。该研究通过优化双管基因枪系统, 在营养生长旺盛的拟南芥莲座叶中实现GFP和GUS基因高效表达。同时, 通过GUS报告基因明确了坏死诱导因子BAX、Avh238和ATR13/Rpp13激发拟南芥细胞坏死的表型。但在本氏烟(Nicotiana benthamiana)中明显诱导细胞坏死的Avrblb1/RB基因对, 在拟南芥中却丧失了诱导细胞坏死的活性。由于双管基因枪系统每次轰击时设置平行对照, 可有效降低转化实验中的样本变异度, 为拟南芥及其突变体研究中准确评价基因功能和高通量筛选目标基因提供新的技术参考。     

植物瞬间表达系统与功能基因组学研究

结构基因组学和功能基因组学的发展使特定植物基因组和转录组序列的获取更为方便和快捷。随之而来的是对各种基因和调控序列的功能注释,探索植物生长和发育的遗传机理。表达和调控表达是遗传物质的自身语言和动态属性,因此通过植物细胞内表达来分析目标基因和序列的表达和调控行为是功能分析的主要立足点。除创造转基因植株外,近几年来植物细胞瞬间表达系统得到了广泛的使用,与基因重排、病毒诱导基因沉默和RNA干扰等新兴技术的结合使其在植物功能基因组研究中扮演了越来越重要的角色。     

石榴WRKY基因家族全基因组鉴定与表达分析

WRKY蛋白是一类在植物生长发育过程及生物与非生物胁迫过程中起重要调控作用的转录因子。该研究利用石榴全基因组数据,采用生物信息学的方法,对石榴WRKY转录因子家族成员蛋白理化性质、系统进化、基因结构、保守基序、顺式作用元件、蛋白互作及基因共表达和转录组表达模式进行系统分析。结果共鉴定出69个PgWRKY基因;分组鉴定和进化分析显示WRKY蛋白可分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ共三大类型。顺式作用元件分析表明,PgWRKY基因广泛参与到非生物胁迫中;蛋白互作网络与共表达分析暗示PgWRKY基因在同一胁迫应答中可能作用一致并同时诱导表达;RNA-Seq数据分析表明,PgWRKY基因有一定的组织表达特异性,广泛参与植物营养、生殖生长以及根部逆境胁迫应答过程。