棉花FAD2-1基因的5'UTR内含子与启动子的顺式作用元件鉴定及转录调控作用研究

基本信息
批准号:31460361
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:56.00
负责人:刘峰
学科分类:
依托单位:石河子大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张新宇,吴莉,郭丽雪,耿文超,赵彦朋
关键词:
棉花内含子启动子油酸FAD21基因
结项摘要

In Gossypium, the Δ12-desaturase enzyme gene FAD2-1 is highly expressed and seed-specific, and it encodes the key enzyme that catalyzes the conversion of oleic acid to linoleic acid in the developing seed. The expression level of FAD2-1 determines the nutritional properties and oxidative stability of cottonseed oil. It is essential for understanding the mechanism of FAD2-1 expression to identify and analyze upstream regulatory regions of FAD2-1, the promoter and 5'UTR intron. We have previously cloned the upstream sequence of FAD2-1. In this study, we would further analyze the effect of deletion of the promoter and 5'UTR intron of FAD2-1 on gene expression in transgenic plants to reveal the regulatory mechanism of FAD2-1 gene and explore the physiological significance of the formation of cottonseed fatty acid composition. The full length and the PCR-mediated DNA deletion sequences of the 5'UTR intron and promoter were fused with GUS gene, respectively. The different expression vectors were transformed into tobacco and cotton by Agrobacterium-mediated genetic transformation.The GUS gene expression patterns would be detected at different developmental stages of transgenic plants and their offspring involved in abiotic stresses and phytohormones responses. The expression activity, the developmental stage and tissue specificity of GUS would be comparatively analyzed, and the genetic stability of GUS in transgenic plants offspring would be also evaluated. The important cis-regulatory elements in 5'UTR intron and promoter region would therefore be identified. The results would clear the spatial and temporal expression patterns of the promoter and 5'UTR intron and their effects on gene expression regulation, and elucidate the synergistic effects between the 5'UTR intron and promoter and their utility value in molecular plant breeding. It would also provide scientific basis for improving cottonseed oil quality.

棉花中,FAD2-1基因是控制种子发育阶段油酸向亚油酸转变的关键基因,其表达水平决定了棉籽油的营养价值与氧化稳定性。对FAD2-1上游序列启动子及5'UTR内含子的关键转录调控元件的识别是理解其表达机制的必要步骤。为了探索FAD2-1表达调控的分子机制和棉籽脂肪酸品质形成的生理学意义,本项目在前期克隆获得的棉花FAD2-1上游序列基础上,利用DNA序列缺失法,分别与GUS基因融合构建表达载体,并用农杆菌介导转化烟草与棉花;进而检测GUS基因在转基因植株及其子代不同发育时期、非生物胁迫及激素处理等条件下的表达模式;比较分析GUS的表达活性、表达的组织特异性、发育阶段性及遗传稳定性等。从而鉴定出5'UTR内含子与启动子区重要顺式调控元件,明确5'UTR内含子与启动子的时空表达特性及对基因表达的影响;阐明5'UTR内含子与启动子的协同效应及其在分子育种上的利用价值;为改良棉籽油品质提供科学基础。

项目摘要

棉花中,GhFAD2-1基因是控制种子发育阶段油酸向亚油酸转变的关键基因,对GhFAD2-1上游序列启动子及5'UTR内含子的转录调控元件的识别是理解其表达机制的必要步骤。本研究利用5'RACE 技术,克隆GhFAD2-1的5'UTR序列,结合棉花基因组序列,进而克隆GhFAD2-1基因启动子与5'UTR内含子,并分析其作用元件。结果表明:棉花A、D基因组的GhFAD2-1 5'启动子全长分别为1349bp、1279bp;两者有238个碱基差异。启动子序列中具有种子特异的表达元件,以及与激素和胁迫相关的应答元件等。棉花A、D基因组的GhFAD2-1 5' UTR中各含一内含子序列,全长分别为1103bp、1111bp。GhFAD2-1 mRNA的5' UTR为77bp,转录的起点碱基为T;5' UTR内含子剪切位点分别是AA-GG、CA-GC。内含子包括一些典型的与光响应相关的元件,以及与激素和胁迫相关的应答元件。通过PCR技术扩增GhFAD2-1 5'全长及缺失序列,结合Gateway技术构建出表达载体:pFAD2-12467bp::GUS、pFAD2-12219bp::GUS、pFAD2-12165bp::GUS、pFAD2-11642bp::GUS、pFAD2-11348bp::GUS、pFAD2-11279bp::GUS、pFAD2-12163bp::GUS、pFAD2-11799bp::GUS、pFAD2-11428bp::GUS、pFAD2-11119bp::GUS、pFAD2-11111bp::GUS。通过农杆菌介导的遗传转化,获得相应的转基因拟南芥植株。通过比较分析转基因植株中GUS的表达活性、组织特异性、发育阶段性等表明,GhFAD2-1启动子主要在种子发育的中后期表达,但在花药与胚珠发育时期也有较弱的表达。GhFAD2-1的5’UTR内含子具有启动子活性;并且通过与GhFAD2-1启动子之间的协同效应,发挥了转录增强子功能。从序列缺失驱动GUS基因表达的结果表明,-300 element (TGHAAARK)元件对基因的表达量起着重要的调控作用;一定数目的E-Box (CANNTG)等元件的累计与基因表达量成正比。研究结果将有助于对GhFAD2-1的时空表达调控有更深入的了解,也可望为植物的遗传转化提供高效率的特异启动子和高效特异的增强子元件。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
2

Intensive photocatalytic activity enhancement of Bi5O7I via coupling with band structure and content adjustable BiOBrxI1-x

Intensive photocatalytic activity enhancement of Bi5O7I via coupling with band structure and content adjustable BiOBrxI1-x

DOI:10.1016/j.scib.2017.12.016
发表时间:2018
3

Asymmetric Synthesis of (S)-14-Methyl-1-octadecene, the Sex Pheromone of the Peach Leafminer Moth

Asymmetric Synthesis of (S)-14-Methyl-1-octadecene, the Sex Pheromone of the Peach Leafminer Moth

DOI:
发表时间:
4

七羟基异黄酮通过 Id1 影响结直肠癌细胞增殖

七羟基异黄酮通过 Id1 影响结直肠癌细胞增殖

DOI:
发表时间:
5

Sparse Coding Algorithm with Negentropy and Weighted ℓ1-Norm for Signal Reconstruction

Sparse Coding Algorithm with Negentropy and Weighted ℓ1-Norm for Signal Reconstruction

DOI:10.3390/e19110599
发表时间:2017

刘峰的其他基金

批准号:19775018
批准年份:1997
资助金额:6.50
项目类别:面上项目
批准号:31901064
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31670852
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:81301515
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81730022
批准年份:2017
资助金额:295.00
项目类别:重点项目
批准号:11875076
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:51175240
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51709063
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40901290
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41571212
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:61071166
批准年份:2010
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:50501020
批准年份:2005
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21402105
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41201207
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51431008
批准年份:2014
资助金额:350.00
项目类别:重点项目
批准号:30700350
批准年份:2007
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31470526
批准年份:2014
资助金额:88.00
项目类别:面上项目
批准号:51777091
批准年份:2017
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:51505378
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31572040
批准年份:2015
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:31501108
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30971678
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:70102009
批准年份:2001
资助金额:12.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31660353
批准年份:2016
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41876165
批准年份:2018
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51804253
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71672159
批准年份:2016
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:11774046
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:50771084
批准年份:2007
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:81530004
批准年份:2015
资助金额:273.00
项目类别:重点项目
批准号:81200012
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40975089
批准年份:2009
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:81572796
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:21374086
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31270515
批准年份:2012
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:60904029
批准年份:2009
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61572368
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:61671448
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:71272079
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:31772203
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:70772080
批准年份:2007
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:81770143
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:51263014
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41402231
批准年份:2014
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61073026
批准年份:2010
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:31101094
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31271570
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61472374
批准年份:2014
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:40405025
批准年份:2004
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41206146
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11305103
批准年份:2013
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50803026
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81501373
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11602272
批准年份:2016
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31101425
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60903210
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31401360
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21302134
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11075060
批准年份:2010
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:51802330
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81271883
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31470105
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:10775058
批准年份:2007
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:81871111
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:51071127
批准年份:2010
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
批准号:81130015
批准年份:2011
资助金额:280.00
项目类别:重点项目
批准号:21774099
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:10275027
批准年份:2002
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:10575042
批准年份:2005
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:U1832107
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:联合基金项目
批准号:21905163
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

响应多种病原菌诱导型启动子核心顺式作用元件及调控转录因子的鉴定

批准号:31601279
批准年份:2016
负责人:李宁
学科分类:C1307
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

小麦非特异转脂蛋白TaLTP1启动子区域顺式作用元件鉴定及转录调控机制研究

批准号:31200982
批准年份:2012
负责人:王宏伟
学科分类:C0602
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
3

醋栗番茄液泡膜NHX4基因启动子响应盐胁迫的顺式作用元件及互作转录因子的鉴定

批准号:31400226
批准年份:2014
负责人:朱路英
学科分类:C0205
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
4

内含子中启动子元件调控菜豆PvSR2基因转录的机制

批准号:31271293
批准年份:2012
负责人:祁晓廷
学科分类:C0602
资助金额:80.00
项目类别:面上项目