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启动子能够决定基因的表达水平,在基因转录调控中占有重要地位。植物启动子的研究一直是分子生物学的研究热点之一,对如何更好的控制外源基因在转基因植物中的表达具有重要意义。大豆在我国被广泛种植,盐碱、干旱等环境因素严重影响了大豆的产量和品质。钙调磷酸酶B样蛋白(calcineurin B-like protein, CBL)是一类钙离子受体,在植物逆境胁迫响应过程中具有重要作用。本课题组前期从大豆中克隆了GmCBL6基因,通过对转GmCBL6基因烟草的抗逆性鉴定结果表明,该基因参与了大豆耐盐和抗旱胁迫反应,对该基因启动子的研究能进一步鉴定该基因的功能。本研究从大豆黑农44基因组中克隆了GmCBL6基因启动子全长及4个不同长度的5’缺失片段,通过烟草的遗传转化,分析GmCBL6基因启动子分子结构及功能。研究结果如下:
1.运用PCR克隆得到大豆GmCBL6基因全长启动子,序列长度为1569bp。利用在线软件PlantCARE对启动子序列进行分析,分析结果显示GmCBL6基因启动子中不仅存在TATA-box、CAAT-box核心启动子区域,还存在许多其他顺式作用元件,如干旱相关元件(MBS)、赤霉素响应元件(TATC-box和GARE-motif)、脱落酸响应元件(ABRE)、水杨酸诱导相关元件(TCA-element)、厌氧诱导相关元件(ARE)以及光调控有关元件(AMP-element和G-box)等。
2.构建了GmCBL6基因全长启动子驱动的植物表达载体pBI121-PGmCBL6-0,并通过农杆菌介导法将pBI121-PGmCBL6-0转入野生型烟草植株。PCR鉴定结果显示,成功获得4株GmCBL6启动子融合gus报告基因的阳性转化植株。将转基因烟草植株进行高盐(400mmol/L NaCl)和干旱(300mmol/L甘露醇)胁迫,分别于0、4、8、12、24h进行GUS组织化学染色和GUS活性检测。GUS组织化学染色结果表明,GmCBL6基因启动子在这两种胁迫下的转基因烟草中能够驱动gus基因的表达,具有启动子活性,在胁迫12h和24h时启动子活性最强。GUS活性检测发现,转基因烟草在两种胁迫下4h时与对照相比活性差別不大,随着胁迫处理时间的延长,GUS活性逐渐提高,在24h时GUS活性达到峰值。因此,GmCBL6基因启动子是干旱和高盐胁迫诱导型启动子。
3.根据GmCBL6基因启动子顺式元件的分布,分别扩增得到PGmCBL6-1(1269bp)、PGmCBL6-2(969bp)、PGmCBL6-3(769bp)和PGmCBL6-4(519bp)四个不同长度的5缺失片段并构建植物表达载体,瞬时转化烟草。GUS组织化学染色结果表明,四个缺失片段均具有启动子活性,其中PGmCBL6-2片段活性最强,PGmCBL6-3片段活性最弱。经GUS活性检测发现,4个不同长度区的5’缺失片段的GUS活性有所不同,PGmCBL6-2驱动的gus基因表达活性最高,PGmCBL6-3启动活性最弱。综合以上结果推测在-969~-769bp区域是GmCBL6基因启动子的核心功能区,这可能与该区域含有MYB、MRE和TC-richrepeats等响应元件相关。
1.运用PCR克隆得到大豆GmCBL6基因全长启动子,序列长度为1569bp。利用在线软件PlantCARE对启动子序列进行分析,分析结果显示GmCBL6基因启动子中不仅存在TATA-box、CAAT-box核心启动子区域,还存在许多其他顺式作用元件,如干旱相关元件(MBS)、赤霉素响应元件(TATC-box和GARE-motif)、脱落酸响应元件(ABRE)、水杨酸诱导相关元件(TCA-element)、厌氧诱导相关元件(ARE)以及光调控有关元件(AMP-element和G-box)等。
2.构建了GmCBL6基因全长启动子驱动的植物表达载体pBI121-PGmCBL6-0,并通过农杆菌介导法将pBI121-PGmCBL6-0转入野生型烟草植株。PCR鉴定结果显示,成功获得4株GmCBL6启动子融合gus报告基因的阳性转化植株。将转基因烟草植株进行高盐(400mmol/L NaCl)和干旱(300mmol/L甘露醇)胁迫,分别于0、4、8、12、24h进行GUS组织化学染色和GUS活性检测。GUS组织化学染色结果表明,GmCBL6基因启动子在这两种胁迫下的转基因烟草中能够驱动gus基因的表达,具有启动子活性,在胁迫12h和24h时启动子活性最强。GUS活性检测发现,转基因烟草在两种胁迫下4h时与对照相比活性差別不大,随着胁迫处理时间的延长,GUS活性逐渐提高,在24h时GUS活性达到峰值。因此,GmCBL6基因启动子是干旱和高盐胁迫诱导型启动子。
3.根据GmCBL6基因启动子顺式元件的分布,分别扩增得到PGmCBL6-1(1269bp)、PGmCBL6-2(969bp)、PGmCBL6-3(769bp)和PGmCBL6-4(519bp)四个不同长度的5缺失片段并构建植物表达载体,瞬时转化烟草。GUS组织化学染色结果表明,四个缺失片段均具有启动子活性,其中PGmCBL6-2片段活性最强,PGmCBL6-3片段活性最弱。经GUS活性检测发现,4个不同长度区的5’缺失片段的GUS活性有所不同,PGmCBL6-2驱动的gus基因表达活性最高,PGmCBL6-3启动活性最弱。综合以上结果推测在-969~-769bp区域是GmCBL6基因启动子的核心功能区,这可能与该区域含有MYB、MRE和TC-richrepeats等响应元件相关。