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植物在生长过程要经历各种逆境,当植物受到盐害、低温、干旱等环境胁迫时,植物细胞自身会迅速积累ABA响应逆境,因此ABA是一种非常重要的逆境激素。NCED是ABA合成中的限速酶。本实验室克隆的印度酸橘基因CrNCED1受胁迫诱导,具有抗逆功能,但其转录调控机制并不清楚,因此分析CrNCED1基因启动子特有元件,研究其表达调控对阐明CrNCED1的转录调控及分离胁迫诱导启动子有至关重要的意义。
1.根据甜橙数据库,利用同源序列法克隆出CrNCED1基因1989 bp启动子序列。PLACE数据库分析结果显示,此段序列区域除了含有TATA盒和CAAT盒等基本元件外,还含有ABRE、MYBCORE、BIHD10S、ERELEE4、GT1GMCAM4S等与逆境密切相关的元件。它们集中分布在ATG上游的1000 bp左右。
2.设计引物扩增了1058 bp的启动子片段,将其连接到酶切掉CaMV35S启动子的pCAMBIA1391双元表达载体上,农杆菌介导法转化烟草,通过潮霉素筛选,,获得了烟草转基因植株。试验中发现,单纯的DNA提取,PCR鉴定并不能获得具有GUS活性的阳性植株,但是将DNA鉴定出来的植株进一步提取RNA反转录获得的cDNA进行鉴定,获得的植株一定是阳性株,通过此方法获得转基因株系#7和#8系。
3.进行组织特异性分析,选取转基因株系(#7、#8)进行GUS染色。结果表明,种子和果荚,没有GUS基因表达,在叶片和果蒂中有较高的GUS表达。利用震动切片和微分干涉仪进行根部染色观察,发现根中柱部位GUS表达量很高,但是在根尖和其他区域却没有表达。
4.对转基因株系(#7、#8)进行了脱水、ABA和甘露醇胁迫处理,发现三种处理都能促进转基因株系GUS活性,尤其是幼嫩叶片中,GUS活性明显增强。通过测定GUS荧光活性也证明启动子能够响应脱水、ABA和甘露醇。上述结果表明,该启动子是一个胁迫诱导型启动子。