Published January 29, 2010
| Version v1
Publication
Open
Identification and functional characterisation of the promoter of the calcium sensor gene CBL1 from the xerophyte Ammopiptanthus mongolicus
Description
CBL1 is a calcium sensor that regulates drought, cold and salt signals in Arabidopsis. Overexpression of CBL1 gene in Arabidopsis and in Ammopiptanthus mongolicus showed different tolerant activities. We are interested in understanding the molecular mechanism of the upstream region of the CBL1 gene of A. mongolicus (AmCBL1). We investigated and characterized the promoter of the AmCBL1 gene, for promoters play a very important role in regulating gene expression in eukaryotes.A 1683-bp 5' flanking region was isolated from A. mongolicus. The sequence was identified as AmCBL1 promoter. Analysis of the promoter sequence indicated a 690-bp intron and some basic cis-acting elements were related to various environmental stresses and plant hormones. To identify the functional region of the AmCBL1 promoter, five plant expression vectors fused with the GUS (beta-glucuronidase) gene, driven by series deleted fragments of AmCBL1 promoter at different lengths from -1659, -1414, -1048, -296 to -167 bp relative to the transcriptional start site were constructed and transformed into Nicotiana tabacum L. cv. 89. Functional properties of each promoter segment were examined by GUS staining and fluorescence quantitative analyses using at least three single-copy PCR-positive plants of transgenic tobacco, treated with various environmental stresses and plant hormones for different times. We demonstrated that the AmCBL1 promoter was a vascular-specific and multiple-stress-inducible promoter. Our results further imply that the promoter fragment B1S3 possessed sufficient essential cis-acting elements, accounting for vascular-specific and stress-induced expression patterns. It may also indicate that for response to some stresses certain cis-elements are required in tissues outside the region of the B1S3 construct.To help resolve uncertainties about the upstream regulatory mechanism of the CBL1 gene in desert plants, we suggest that the function of the AmCBL1 promoter, particularly under conditions of abiotic stress, to be examined for possible usefulness in molecular breeding. Regardless of the outcome, the allocation and relative quantification of the GUS-fusion AmCBL1 promoter segments at transcriptional levels in different tissues under various stresses across separate promoter segments suggests that the AmCBL1 promoter is a phloem-specific and multiple-stress-inducible promoter. These data coupled with the ongoing AmCBL1 5' UTR intron analyses provide a solid foundation for their future use in molecular breeding as new promoters of stress-resistance genes from desert plants.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
CBL1 هو مستشعر للكالسيوم ينظم إشارات الجفاف والبرد والملح في أرابيدوبسيس. أظهر التعبير المفرط لجين CBL1 في أرابيدوبسيس وفي أموبيتانثوس منغوليكوس أنشطة متسامحة مختلفة. نحن مهتمون بفهم الآلية الجزيئية لمنطقة المنبع لجين CBL1 لـ A. mongolicus (AmCBL1). لقد درسنا ووصفنا المروج لجين AmCBL1، لأن المروجين يلعبون دورًا مهمًا جدًا في تنظيم التعبير الجيني في حقيقيات النوى. تم عزل المنطقة المحيطة بـ 1683 - BP 5'عن A. mongolicus. تم تحديد التسلسل على أنه مروج AmCBL1. أشار تحليل تسلسل المعزز إلى وجود إنترون 690 - BP وبعض العناصر الأساسية المؤثرة على السائل كانت مرتبطة بمختلف الضغوط البيئية والهرمونات النباتية. لتحديد المنطقة الوظيفية لمروج AmCBL1، تم بناء خمسة ناقلات تعبير نباتية مدمجة مع جين GUS (بيتا- جلوكورونيداز)، مدفوعة بسلسلة من شظايا محذوفة من معزز AmCBL1 بأطوال مختلفة من -1659، -1414، -1048، -296 إلى -167 نقطة أساس بالنسبة لموقع البدء النصي وتحويلها إلى نيكوتيانا تاباكوم L. cv. 89. تم فحص الخصائص الوظيفية لكل جزء معزز بواسطة التحليلات الكمية للتلوين والفلورة لـ GUS باستخدام ما لا يقل عن ثلاثة نباتات إيجابية لـ PCR ذات نسخة واحدة من التبغ المعدل وراثيًا، والتي عولجت بمختلف الضغوط البيئية والهرمونات النباتية لأوقات مختلفة. لقد أثبتنا أن مروج AmCBL1 كان مروجًا خاصًا بالأوعية الدموية ومحفّزًا للإجهاد المتعدد. تشير نتائجنا كذلك إلى أن شظية المروج B1S3 تمتلك ما يكفي من العناصر الأساسية المؤثرة، والتي تمثل أنماط التعبير الخاصة بالأوعية الدموية والتي يسببها الإجهاد. قد يشير أيضًا إلى أنه للاستجابة لبعض الضغوط، هناك حاجة إلى عناصر معينة في الأنسجة خارج منطقة بنية B1S3. للمساعدة في حل الشكوك حول الآلية التنظيمية الأولية لجين CBL1 في النباتات الصحراوية، نقترح فحص وظيفة محفز AmCBL1، خاصة في ظل ظروف الإجهاد اللاأحيائي، للتأكد من فائدته المحتملة في التكاثر الجزيئي. بغض النظر عن النتيجة، فإن التخصيص والقياس الكمي النسبي لشرائح مروج AmCBL1 الانصهار GUS على مستويات النسخ في أنسجة مختلفة تحت ضغوط مختلفة عبر شرائح مروج منفصلة يشير إلى أن مروج AmCBL1 هو مروج خاص بالكلام ومتعدد الإجهاد. توفر هذه البيانات إلى جانب تحليلات إنترون UTR المستمرة لـ AmCBL1 5'أساسًا متينًا لاستخدامها في المستقبل في التكاثر الجزيئي كمحفزات جديدة لجينات مقاومة الإجهاد من النباتات الصحراوية.Translated Description (French)
CBL1 est un capteur de calcium qui régule les signaux de sécheresse, de froid et de sel chez Arabidopsis. La surexpression du gène CBL1 chez Arabidopsis et chez Ammopiptanthus mongolicus a montré différentes activités de tolérance. Nous nous intéressons à la compréhension du mécanisme moléculaire de la région amont du gène CBL1 d'A. mongolicus (AmCBL1). Nous avons étudié et caractérisé le promoteur du gène AmCBL1, car les promoteurs jouent un rôle très important dans la régulation de l'expression génique chez les eucaryotes. Une région flanquante de 1683 pb 5'a été isolée chez A. mongolicus. La séquence a été identifiée comme promoteur AmCBL1. L'analyse de la séquence du promoteur a indiqué qu'un intron de 690 pb et certains éléments basiques agissant en cis étaient liés à divers stress environnementaux et hormones végétales. Pour identifier la région fonctionnelle du promoteur AmCBL1, cinq vecteurs d'expression végétale fusionnés avec le gène GUS (bêta-glucuronidase), entraînés par des fragments délétés en série du promoteur AmCBL1 à différentes longueurs de -1659, -1414, -1048, -296 à -167 pb par rapport au site de démarrage transcriptionnel ont été construits et transformés en Nicotiana tabacum L. cv. 89. Les propriétés fonctionnelles de chaque segment promoteur ont été examinées par des analyses quantitatives de coloration GUS et de fluorescence en utilisant au moins trois plantes de tabac transgénique positives à la PCR en une seule copie, traitées avec divers stress environnementaux et hormones végétales à différents moments. Nous avons démontré que le promoteur AmCBL1 était un promoteur vasculaire spécifique et inductible par stress multiple. Nos résultats impliquent en outre que le fragment promoteur B1S3 possédait suffisamment d'éléments essentiels agissant en cis, rendant compte des modèles d'expression spécifiques aux vaisseaux et induits par le stress. Il peut également indiquer que pour répondre à certains stress, certains éléments cis sont nécessaires dans les tissus en dehors de la région de la construction B1S3. Pour aider à résoudre les incertitudes sur le mécanisme de régulation en amont du gène CBL1 dans les plantes du désert, nous suggérons que la fonction du promoteur AmCBL1, en particulier dans des conditions de stress abiotique, soit examinée pour une éventuelle utilité dans la sélection moléculaire. Quel que soit le résultat, l'attribution et la quantification relative des segments promoteurs AmCBL1 fusionnés avec GUS aux niveaux transcriptionnels dans différents tissus sous diverses contraintes à travers des segments promoteurs distincts suggèrent que le promoteur AmCBL1 est un promoteur spécifique du phloème et inductible par des contraintes multiples. Ces données, couplées aux analyses d'introns AmCBL1 5' UTR en cours, fournissent une base solide pour leur utilisation future dans la sélection moléculaire en tant que nouveaux promoteurs des gènes de résistance au stress des plantes du désert.Translated Description (Spanish)
CBL1 es un sensor de calcio que regula las señales de sequía, frío y sal en Arabidopsis. La sobreexpresión del gen CBL1 en Arabidopsis y en Ammopiptanthus mongolicus mostró diferentes actividades tolerantes. Estamos interesados en comprender el mecanismo molecular de la región aguas arriba del gen CBL1 de A. mongolicus (AmCBL1). Investigamos y caracterizamos el promotor del gen AmCBL1, ya que los promotores desempeñan un papel muy importante en la regulación de la expresión génica en eucariotas. Se aisló una región flanqueante 5'de 1683 pb de A. mongolicus. La secuencia se identificó como promotor de AmCBL1. El análisis de la secuencia promotora indicó un intrón de 690 pb y algunos elementos básicos que actúan en cis estaban relacionados con diversos estreses ambientales y hormonas vegetales. Para identificar la región funcional del promotor AmCBL1, se construyeron cinco vectores de expresión de plantas fusionados con el gen GUS (beta-glucuronidasa), impulsados por fragmentos eliminados en serie del promotor AmCBL1 en diferentes longitudes de -1659, -1414, -1048, -296 a -167 pb con respecto al sitio de inicio de la transcripción y se transformaron en Nicotiana tabacum L. cv. 89. Las propiedades funcionales de cada segmento promotor se examinaron mediante tinción con GUS y análisis cuantitativos de fluorescencia utilizando al menos tres plantas positivas para PCR de una sola copia de tabaco transgénico, tratadas con diversos estreses ambientales y hormonas vegetales para diferentes momentos. Demostramos que el promotor AmCBL1 era un promotor específico vascular e inducible por estrés múltiple. Nuestros resultados implican además que el fragmento promotor B1S3 poseía suficientes elementos esenciales de acción cis, lo que explica los patrones de expresión específicos vasculares e inducidos por el estrés. También puede indicar que para responder a algunas tensiones se requieren ciertos elementos cis en tejidos fuera de la región de la construcción B1S3. Para ayudar a resolver las incertidumbres sobre el mecanismo regulador aguas arriba del gen CBL1 en plantas del desierto, sugerimos que se examine la función del promotor AmCBL1, particularmente en condiciones de estrés abiótico, para determinar su posible utilidad en la reproducción molecular. Independientemente del resultado, la asignación y cuantificación relativa de los segmentos del promotor AmCBL1 de fusión GUS a niveles transcripcionales en diferentes tejidos bajo diversas tensiones en segmentos promotores separados sugiere que el promotor AmCBL1 es un promotor específico del floema e inducible por múltiples tensiones. Estos datos, junto con los análisis de intrones AmCBL1 5' UTR en curso, proporcionan una base sólida para su uso futuro en el mejoramiento molecular como nuevos promotores de genes de resistencia al estrés de plantas del desierto.Files
1471-2229-10-18.pdf
Files
(4.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:680e0ea00e9ca8ecb4ecd5b5445db6ac
|
4.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحديد والتوصيف الوظيفي لمروج جين مستشعر الكالسيوم CBL1 من النبات الجاف Ammopiptanthus mongolicus
- Translated title (French)
- Identification et caractérisation fonctionnelle du promoteur du gène CBL1 du capteur calcique du xérophyte Ammopiptanthus mongolicus
- Translated title (Spanish)
- Identificación y caracterización funcional del promotor del gen sensor de calcio CBL1 del xerófito Ammopiptanthus mongolicus
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2097302791
- DOI
- 10.1186/1471-2229-10-18
References
- https://openalex.org/W1539503448
- https://openalex.org/W1580842974
- https://openalex.org/W1661448904
- https://openalex.org/W1974845932
- https://openalex.org/W1980485628
- https://openalex.org/W1986587865
- https://openalex.org/W1991136052
- https://openalex.org/W1992211373
- https://openalex.org/W1995407629
- https://openalex.org/W2010978356
- https://openalex.org/W2017218227
- https://openalex.org/W201876315
- https://openalex.org/W2018819004
- https://openalex.org/W2030389342
- https://openalex.org/W2030774304
- https://openalex.org/W2035096358
- https://openalex.org/W2039391031
- https://openalex.org/W2046991744
- https://openalex.org/W2058539798
- https://openalex.org/W2058762917
- https://openalex.org/W2062848065
- https://openalex.org/W2066803186
- https://openalex.org/W2071153443
- https://openalex.org/W2077355527
- https://openalex.org/W2092003249
- https://openalex.org/W2097375900
- https://openalex.org/W2100701178
- https://openalex.org/W2101688324
- https://openalex.org/W2107714731
- https://openalex.org/W2108217414
- https://openalex.org/W2109975826
- https://openalex.org/W2114595347
- https://openalex.org/W2116219807
- https://openalex.org/W2127683783
- https://openalex.org/W2128635872
- https://openalex.org/W2129023473
- https://openalex.org/W2138689634
- https://openalex.org/W2141105436
- https://openalex.org/W2144941304
- https://openalex.org/W2150084967
- https://openalex.org/W2152561884
- https://openalex.org/W2153236894
- https://openalex.org/W2159031395
- https://openalex.org/W2164009878
- https://openalex.org/W2240027552
- https://openalex.org/W2314225431
- https://openalex.org/W2504311395
- https://openalex.org/W3167934647
- https://openalex.org/W4236393832
- https://openalex.org/W4293247451