甘蓝型油菜组织特异型启动子的分离与鉴定

批准号:
31101175
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
卢坤
依托单位:
学科分类:
C1307.作物基因组及遗传学
结题年份:
2014
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
唐章林、黄杰恒、曹廷、谢景梅、刘晓兰
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中文摘要
甘蓝型油菜是我国最重要的油料作物之一,对其抗性和光合效率等性状进行基因工程改良,可促进我国南方冬闲田油菜的发展,保障食用油的供给安全。组织特异型启动子能驱动外源基因在特定组织器官中高效表达,对作物品质改良,提高抗性和产量等方面具有重要作用。项目前期分析了甘蓝型油菜和拟南芥基因表达谱,筛选了油菜根、茎秆、叶片和角果皮特异表达基因各1个,获得了基因的启动子序列。后续研究将利用RT-PCR检测基因在油菜中的组织特异性;5′RACE定位基因的转录起始位点;构建promoter-GUS载体转化甘蓝型油菜,明确启动子在油菜基因工程中的作用;以启动子缺失载体转化拟南芥确定组织特异表达的核心序列;凝胶阻滞实验和启动子点突变载体的瞬时表达鉴定顺式元件的位置与功能。研究结果有助于深入理解甘蓝型油菜中启动子调控基因转录的调控机制及组织特异表达的本质,对油菜及近缘物种基因工程改良具有重要的理论意义和实践意义。
英文摘要
甘蓝型油菜是我国最重要的油料作物之一,对其抗性和光合效率等性状进行基因工程改良,可促进我国南方冬闲田油菜的发展,保障食用油的供给安全。组织特异型启动子能驱动外源基因在特定组织器官中高效表达,对作物品质改良,提高抗性和产量等方面具有重要作用。项目利用拟南芥、白菜和甘蓝基因表达谱数据进行了深入的生物信息学分析,筛选了48个组织特异表达候选基因,其中叶、根和茎特异表达基因分别为7个、4个和10个,蕾和花特异表达基因各4个,角果皮和种皮特异表达基因分别为6个和2个,种子特异表达基因5个,根茎叶特异表达基因6个。根据白菜和甘蓝中特异表达基因保守序列设计了实时定量PCR检测引物,以分析基因在甘蓝型油菜中油821 DH系10个组织器官(根、子叶、下胚轴、茎干、叶片、蕾、花、角果皮、花后15和45天种子)中的表达模式。检测结果共获得了单一组织器官中特异表达的基因12个及两个以上组织器官中特异表达的基因11个。扩增片段测序结果证实了扩增条带来自候选基因。5′RACE扩增明确了特异表达基因转录起始位点位于起始密码子ATG上游26-175 bp处。启动子克隆结果表明启动子长度分别为1300-2396 bp,与甘蓝型油菜基因组序列一致性为98.0%-100%,表明我们已成功获得这些基因的上游启动子序列。利用酶切连接构建上述启动子的promoter-GUS载体,测序鉴定后转化农杆菌感受态获得转基因工程菌株。利用农杆菌介导转化油菜下胚轴的方法,我们获得了种子特异表达基因BnCDD、花特异表达基因BnHABF和叶片特异表达基因BnMAPK10的promoter-GUS载体T2代纯合转基因植株,其他载体也正在通过农杆菌介导转化和浸花法转化甘蓝型油菜以继续研究这些基因启动子的功能。转基因阳性植株GUS染色结果表明,BnCDD、BnHABF和BnMAPK10基因启动子分别在种子、花和叶片中具有GUS活性,证实了这些启动子为不同组织器官的特异启动子。顺式调节元件分析表明4个种子特异表达基因启动子均存在胚乳表达的Skn-1_motif,而BnCAMS1启动子中还存在胚乳表达的GCN4_motif,提示启动子中的组织特异表达顺式调节元件可能参与其表达模式调节。本研究获得的组织特异启动子将为我国油菜基因工程改良提供具有自主知识产权的组织特异启动子资源,对油菜及近缘物种的基因功能研究和基因工程育种具有重要意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2013.16.019
发表时间:2013-05
期刊:
影响因子:--
作者:陆俊杏;卢坤;朱斌;彭茜;陆奇丰;曲存民;殷家明;李加纳;梁颖;柴友荣
通讯作者:陆俊杏;卢坤;朱斌;彭茜;陆奇丰;曲存民;殷家明;李加纳;梁颖;柴友荣
Comparative transcriptome analysis of tobacco (Nicotiana tabacum) leaves to identify aroma compound-related genes expressed in different cultivated regions
烟草(Nicotiana tabacum)叶的比较转录组分析,以确定不同栽培地区表达的香气化合物相关基因
DOI:10.1007/s11033-012-2067-0
发表时间:2013-01-01
期刊:MOLECULAR BIOLOGY REPORTS
影响因子:2.8
作者:Lei, Bo;Zhao, Xue-Hua;Lu, Kun
通讯作者:Lu, Kun
Gene silencing of BnTT10 family genes causes retarded pigmentation and lignin reduction in the seed coat of Brassica napus.
BnTT10 家族基因的基因沉默导致甘蓝型油菜种皮色素沉着延迟和木质素减少
DOI:10.1371/journal.pone.0061247
发表时间:2013
期刊:PloS one
影响因子:3.7
作者:Zhang K;Lu K;Qu C;Liang Y;Wang R;Chai Y;Li J
通讯作者:Li J
RNA sequencing analysis reveals transcriptomic variations in tobacco (Nicotiana tabacum) leaves affected by climate, soil, and tillage factors.
RNA 测序分析揭示了受气候、土壤和耕作因素影响的烟草 (Nicotiana tabacum) 叶子的转录组变异
DOI:10.3390/ijms15046137
发表时间:2014-04-11
期刊:International journal of molecular sciences
影响因子:5.6
作者:Lei B;Lu K;Ding F;Zhang K;Chen Y;Zhao H;Zhang L;Ren Z;Qu C;Guo W;Wang J;Pan W
通讯作者:Pan W
Differential accumulation of phenolic compounds and expression of related genes in black- and yellow-seeded Brassica napus.
黑籽和黄籽甘蓝型油菜酚类化合物积累差异及相关基因表达
DOI:10.1093/jxb/ert148
发表时间:2013-07
期刊:Journal of experimental botany
影响因子:6.9
作者:Qu C;Fu F;Lu K;Zhang K;Wang R;Xu X;Wang M;Lu J;Wan H;Zhanglin T;Li J
通讯作者:Li J
BnaA1.CIPK6磷酸化修饰AUF1负调控油菜种子和角果发育的分子机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55万元
- 批准年份:2022
- 负责人:卢坤
- 依托单位:
甘蓝型油菜SPL基因介导ROS和SA途径提高菌核病抗性的分子机制
- 批准号:31871653
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:卢坤
- 依托单位:
甘蓝型油菜生长素极性运输异常导致茎秆弯曲的分子机制
- 批准号:31571701
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:卢坤
- 依托单位:
国内基金
海外基金
