花生Oleosin启动子和Ara h1启动子功能鉴定及转录因子WRI1基因的in silico分析

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ecnuzk2010
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花生是世界范围内广泛栽培的油料与经济作物,是全球四大油料作物之一,也是我国单产、总产和出口创汇额最高的油料作物。近年来随着对油料作物油脂代谢相关基因的分离、组织特异性启动子等分子生物学的深入研究,使利用基因工程改良花生品质成为花生分子育种研究的重要领域。为了鉴定花生Oleosin启动子和Ara h1启动子功能,本研究采用农杆菌介导的花序浸染法分别用含有CaMV35S启动子的PBI121质粒、含有花生Oleosin启动子的pB-OL1584质粒和含有花生Ara h1启动子的pB-AH1716质粒转化拟南芥,经卡那霉素抗性筛选及PCR鉴定获得转基因植株,用GUS组织化学染色法检测启动子表达的组织特异性,用荧光光度分析法测定转基因植株的GUS酶活性,用实时荧光定量PCR检测GUS基因转录水平的相对表达量;并利用电子克隆技术获得了花生WRI1基因。研究的主要结果如下:1.转基因拟南芥的获得pB-OL1584质粒转化拟南芥的转化率为0.28%,获得含Oleosin启动子的T5代株系2个;pB-AH1716质粒转化拟南芥的转化率为0.3%,获得含Ara h1启动子的T2代株系2个;PBI121质粒转化拟南芥的转化率为0.7%,获得含CaMV35S启动子的拟南芥T4代株系5个。2.花生Oleosin启动子的表达特性分析比较含花生Oleosin启动子的转基因拟南芥中不同组织的GUS酶活力,结果表明:同一植株的不同组织之间GUS酶活力差异显著,根中酶活力最强,其次是荚果,茎和叶最弱;不同单株间酶活力差异显著。单株O2-18的GUS酶活力最高,其根中GUS酶活力为4.01nmol/mg(protein)/min,荚果中为2.60nmol/mg(protein)/min,茎中为1.46nmol/mg(protein)/min,叶中为0.73nmol/mg(protein)/min。检测转基因拟南芥中GUS基因转录水平相对表达量,发现同一植株根中GUS基因相对表达量最高,其次荚果,在茎和叶中很少,几乎没有;不同单株的GUS基因相对表达量存在差异,与酶活力的检测结果一致。证明花生Oleosin启动子可驱动GUS基因在拟南芥基因组中表达,表达强度从强到弱依次为:根、荚果、茎和叶。3.花生Ara h1启动子的表达特性分析比较含花生Ara h1启动子的转基因拟南芥中不同组织的GUS酶活力,结果表明:不同组织之间GUS酶活力差异显著。根中酶活力最强,为1.748nmol/mg(protein)/min;其次是荚果,为0.946nmol/mg(protein)/min;叶中GUS酶活力为0.705nmol/mg(protein)/min,茎中最弱为0.592nmol/mg(protein)/min。检测转基因拟南芥中GUS基因转录水平相对表达量,发现根中GUS基因相对表达量最高,其次荚果,茎和叶中较少,与酶活力的检测结果一致。证明花生Ara h1启动子可驱动GUS基因在拟南芥基因组中表达,表达强度从强到弱依次为:根、荚果、叶和茎。4.三种启动子表达特性比较比较含不同启动子的转基因拟南芥植株I1-89(CaMV35S启动子)、O2-18(Oleosin启动子)和A2(Ara h1启动子)的GUS酶活力,结果表明:O2-18和A2根中酶活力分别为I1-89的0.66倍和0.29倍;茎中酶活力分别是I1-89的1.14倍和0.46倍;叶中的酶活力分别是I1-89的1.04倍和1.00倍;荚果中的酶活力分别是I1-89的2.03倍和0.74倍;证明在拟南芥荚果中花生Oleosin启动子表达高于CaMV35S启动子,在茎和叶中表达差异不明显,在根中表达低于CaMV35S启动子;花生Ara h1启动子驱动GUS基因在拟南芥中表达均低于CaMV35S启动子和花生Oleosin启动子。5.花生转录因子WRI1基因的克隆及序列分析电子克隆获得了花生WRI1的cDNA序列(AhWRI1),AhWRI1序列长1169bp。用生物信息学方法进行序列分析,AhWRI1含一个长度为780bp的完整开放阅读框架,编码259个氨基酸。编码蛋白AhWRI1包含2个典型的AP2功能域,是亲水性蛋白,在蛋白质的三级结构上与拟南芥和油菜的WRI1相似。AhWRI1与拟南芥、油菜WRI1氨基酸保守序列同源性在81.87%-100%之间。AhWRI1无序化程度为71.8%,比拟南芥低3.8%,比油菜高2.5%。亚细胞定位显示AhWRI1在细胞核内,并预测该蛋白具有转录复制,调控及转录结合的可能性分别为0.244,0.226,0.152。
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