[發明專利]含S盒的誘導型啟動子及構建和在基因工程上的應用

無效

• 申請號: 201010254491.4
• 申請日: 2010-08-17
• 公開（公告）號: CN101886078A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 何水林;黃定全;王小燕;王芳權;方開星;劉志欽;官德義;牟少亮
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/10;A01H5/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域???

本發明涉及一種誘導型啟動子及構建和在基因工程上的應用，更具體地涉及了一種含S盒的誘導型啟動子在水稻單子葉植物水稻抗病蟲基因工程中的應用，屬于植物基因工程技術領域。

背景技術???

真菌、細菌、病毒等病原微生物的侵染常造成各種農作物產量和質量的下降。培育和推廣抗病品種是防治作物病害、保證作物穩產高產最安全有效的途徑。利用植物自身抗病基因，通過常規育種和分子標記輔助育種方法已培育了許多抗病新品種。然而，抗性基因在種屬間利用具有一定的局限性。轉基因方法可克服上述局限，為作物抗病育種開辟了一條新途徑，也是植物種質創新的重要途徑之一。目前，在轉基因技術中所使用的啟動子大多數為組成型啟動子，如果使用植物組織特異性啟動子或病原誘導的植物啟動子不僅會獲得目的產物、達到預定目標，而且也不會產生副作用。

植物基因啟動子是位于結構基因5’端上游區、含有順式作用元件的DNA序列，決定著下游基因轉錄的特異性、方向和效率，是轉錄調控的中心。高等植物啟動子區域存在各種特征元件，包括轉錄起始位點、TATA盒、起始因子和不同的順式作用元件等。其中，TATA框是依賴于RNA聚合酶II轉錄所必需的，決定著轉錄起始，并調控著上游激活蛋白的行為；起始因子的功能與TATA盒相似，可影響轉錄的方向和起始點的定位，但一般不能改變啟動子內包含2個核心序列因子的TATA活性。植物的許多性狀與啟動子的結構及其調控方式密切相關。因此，研究啟動子不僅可以為基因工程提供重要的調控元件，也可促進從遺傳分子基礎上發掘具有重要利用價值的植物新資源。

根據植物啟動子的轉錄模式可將其分為組成型啟動子、組織特異型啟動子和誘導型啟動子。

組成型啟動子調控的基因表達不受時空限制和某種物質的誘導而在植物中表達出來。雙子葉植物中常用的組成型啟動子花椰菜花葉病毒(CaMV)35S啟動子是目前植物基因工程中使用最多的啟動子，它驅使轉基因產生組成型表達。它是異源病毒型啟動子，在轉基因植物中具有較高的表達活性。組成型啟動子可應用于評價一個基因的生物學功能、轉基因表達數量及其活性，但在改良轉基因作物的實際應用中的主要問題是：(1)組成型啟動子驅動的基因在植物各組織中均有不同程度表達，它驅動外源基因在植物的各種組織和所有發育階段都會表達，產生大量異源蛋白或代謝產物在植物體內積累，打破了植物原有的代謝平衡，增加了植株的代謝負擔，有些產物甚至對植物的生長發育有毒，造成了物質和能量上的巨大浪費，同時還會改變植物的形態，影響植物正常的生長發育，甚至導致死亡；(2)植物所有細胞可能會全部進入防御模式，即使在無病原侵染時仍進行抗病反應；(3)組成型啟動子調控表達的轉基因產物可在人和動物食用的植物組織中積累，但是生物安全性要求不能有轉基因產物。

如果用組織、器官特異型和病原誘導型啟動子取代組成型啟動子，使外源基因能夠定時、定點、定量地在植物中表達，可以克服組成型啟動子帶來的問題。因此，組織特異型啟動子和病原誘導型啟動子的研究與應用是植物基因工程的重要內容和當今國內外研究的熱點。利用啟動子的最好方法可能是利用一個內源抗性基因啟動子，這樣既可以減少植物的代謝負擔，又可以避免植物防御反應的假性激活。

比組成型表達和組織特異型表達更理想的表達模式是，只在需要的時間和地點表達而且僅在感染部位啟動抗病相關基因表達。病原誘導型啟動子能達到上述較為理想的結果，防止“逃離細胞死亡”現象出現，消除了對植物生長和發育影響的副作用。一種理想的病原誘導型啟動子應迅速被廣譜野生型病原侵染所激活，并有廣譜抗病性。然而由于植物對不同病原菌采取了不同的防御機制，許多重要植物抗病分子機制尚不明確，所以，目前分離的大多數病原誘導型啟動子很少能滿足上述要求，仍然存在輕微的“逃離細胞死亡”的現象。因此，迫切需要分離或人工構建理想的病原誘導型啟動子。植物抗病機制研究、轉錄組學和啟動子克隆技術的發展，為人工構建新的病原誘導型啟動子奠定了基礎。

當前可使用的病原誘導型啟動子缺乏的主要原因是分離各種天然的病原誘導型啟動子較少。與天然病原誘導型啟動子相比，人工構建病原誘導型啟動子不僅更具有廣譜性，而且可根據不同目的進行靈活選擇，如消除啟動子表達元件，可改變啟動子的強度和病原誘導表達基因的數量和質量。研究發現，啟動子元件在不同植物品種中防御信號是相對保守的。因此，通過收集各種植物啟動子元件可以人工構建病原啟動子。