高等植物胁迫诱导型启动子的研究进展

逆境胁迫严重影响植物生长发育,降低作物产量。目前在植物抗逆基因工程中,大多使用组成型启动子驱动目的基因表达,组成型启动子的表达虽然能提高转基因植株的抗逆性,但持续过量地表达转化的外源基因有时会阻碍植物的生长且降低其产量。因此,诱导型启动子的研究具有重要的应用价值。该文对近年来植物在逆境胁迫处理下,一些诱导型启动子的种类和功能,可能具有的顺式作用元件,反式作用因子及其研究方法进行了综述。     

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。     

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。     

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。     

植物逆境胁迫耐受性启动子的研究进展

逆境胁迫如干旱、极端温度、损伤等非生物胁迫和病虫害等生物胁迫严重影响植物的生长发育及产量。逆境胁迫耐受性启动子能够接受逆境条件下的诱导信号,激活植物体内胁迫应答基因的表达,使植物感知并适应逆境。本文对逆境胁迫耐受性启动子的克隆及功能研究情况进行综合分析,主要包括抗旱、耐盐、耐高温、抗冻、耐损伤、抗病和抗虫基因启动子。     

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。     

病原物诱导型植物启动子的研究方法

植物启动子是控制基因转录的DNA序列之一,按其表达方法可分为组成型(或非特异性)表达和诱导型(或特异性)表达启动子两种类型.当受到病原物侵染时,植物通常通过诱导型启动子中的W-box、RAV1 AAT和WRKY等元件/位点、调控下游基因的表达,作出相应的应答反应.近年来,通过计算机预测与试验测定方法的有效结合,发掘和鉴定出了一些病原物诱导型启动子,并进行了调控功能的解析.此外,在通过转基因方法改良植物抗病性的途径中,利用病原物诱导型启动子可以实现对抗病功能相关基因表达的精准控制,避免由组成型启动子持续驱动基因表达、对植株本身带来的负效应.结合本室对水稻启动子OsBTF3-p的研究结果,重点对近年来国内外有关病原物诱导型启动子及其调控元件/位点的研究方法和应用进展作一综述.     

嗜盐古菌启动子的研究及应用

嗜盐古菌是古菌域的一个重要代表类群,在遗传与代谢、进化与适应、前沿生物技术及合成生物学领域都显示了其重要的研究价值。嗜盐古菌启动子的认识和利用,可以为嗜盐古菌的基础和应用研究提供必要的条件。本文从古菌启动子的结构与功能出发,就启动子的研究方法、嗜盐古菌启动子的特征及嗜盐古菌启动子的应用3个方面综述了嗜盐古菌启动子的研究现状,并对嗜盐古菌启动子未来研究的重点和方向进行了展望。     

Targeting transgene expression in research,agricultural, and environmental applications: Promoters used in plant transformation

Summary Plant genetic engineering has contributed substantially to the understanding of gene regulation and plant development, in the generation of transgenic organisms for widespread usage in agriculture, and has increased the potential uses of crops for industrial and pharmaceutical purposes. As the application of geneticallly engineered plants has widened, so has the need to develop methods to fine-tune control of transgene expression. The availability of a broad spectrum of promoters that differ in their ability to regulate the temporal and spatial expression patterns of the transgene can dramatically increase the successful application of transgenic technology. Indeed, a variety of promoters in necessary at all levels of genetic engineering in plants, from basic research discoveries, concepts and question to development of economically viable crops and plant commodities, to addressing legitimate concerns raised about the safety and containment of transgenic plants in the environment. This review covers the characterization and usage of a broad range of promoters employed in plant genetic engineering, including the widespread use of plant promoters with viral and plant origin that drive constitutive expression. Also covered are selected tissue-specific promoters from fruit, seed and grain, tubers, flowers, pistils, anther and pollen, roots and root nodules, and leaves and green tissue. Topics also include organellar promoters, and those found in specific cell types, as well as the development and evaluation of inducible (endogenous and exogenous origin) and synthetic plant promoter systems. Discussions on the relevance and potential pitfalls within specific applications are included.     

枯草芽孢杆菌表达系统及其启动子研究进展

枯草芽孢杆菌作为一种革兰氏阳性细菌,由于其具有非致病性、分泌蛋白能力强的特性和良好的发酵基础及生产技术,是目前原核表达系统中表达和分泌外源蛋白的理想宿主,成为原核表达系统中的一种重要的模式菌株。而实现外源蛋白的高效表达的关键因素之一是使用强并可控制的启动子。目前,枯草芽孢杆菌中常用的启动子为组成型、诱导物诱导型、时期特异性及自诱导型。详细介绍枯草芽孢杆菌表达系统以及其常用启动子的优缺点,并对克隆新的启动子的方法做了总结,旨为完善枯草表达系统和工业生产外源蛋白奠定基础。     

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。     

Spacing requirements for simultaneous recognition of the adenovirus major late promoter TATAAAAG box and initiator element

The distance between the TATAAAAG box and initiator element of the strong adenovirus major late promoter was systematically altered to determine the optimal spacing for simultaneous recognition of both elements. We find that the TATAAAAG element is strongly dominant over the initiator for specification of the start site. The wild type spacing of 23 base pairs between TATAAAAG and +1A is optimal for promoter strength and selective recognition of the A-start. Initiation is constrained to a window spaced 19-26 base pairs downstream of (-31)-TATAAAAG-(-24), and A-starts are favored over alternate starts only when spaced between 21 and 25 base pairs downstream of TATAAAAG. We report an expanded TATAAAAG and initiator promoter consensus for vertebrates and plants. Plant promoters of this class are (A-T)-rich and have an A-rich (non-template strand) core promoter sequence element downstream of +1A.     

植物环境响应启动子的诱导元件及转录因子

光、温度、水分等环境因素影响植物的生长发育,植物可以通过启动子中顺式作用元件与转录因子的相互协调作用,对这些信号产生响应,调控基因表达。本文综述了光、温度、水分诱导表达启动子中的顺式作用元件及相关转录因子研究的最新进展,从分子水平上探讨了环境因子诱导的基因表达调控,对研究植物适应环境的机制具有一定的意义。