[發明專利]水稻根特異啟動子Os02g37190及其應用

無效

• 申請號: 201110072111.X
• 申請日: 2011-03-24
• 公開（公告）號: CN102154298A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 吳平;李援亞;張帆;陳明秀;吳運榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/82;C12N5/10
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本發明屬于基因工程領域，具體地說，本發明涉及水稻Os02g37190基因的啟動子序列，即從該基因ATG開始上游-1——-3500bp之間的核苷酸序列，該啟動子序列能夠在水稻轉基因調控體系中驅動目標基因在根中特異表達。發明還涉及該序列在基因工程及遺傳改良中的應用。

背景技術

植物基因工程技術的成功應用不僅需要大量調控不同水平的啟動子，而且需要適合于不同植物背景、不同的器官、組織、轉基因類型的啟動子以避免在轉基因過程中的不利影響。一直以來，非植物內源的組成型啟動子，來自于花椰菜花葉病毒(cauliflower?mosaic?virus)CaMV?35S(Odell?et?al.，1985)有著重要的利用價值，能驅動目的基因在單、雙子葉轉基因植物的所有組織中高效表達(Battraw?and?Hall，1990；Benfey?et?al.，1990a)。植物內源的組成型的啟動子ZmUbi1是另一個在植物轉基因中被廣泛使用的啟動子，它來自于玉米泛素，是植物內源啟動子。研究還發現，ZmUbi1啟動子在單子葉植物許多的細胞中都有很高的活性，能夠調控目的基因在根、葉中強烈表達，但表達水平隨著器官的成熟顯著下降(Cornejo?et?al.，1993)。

但是，由于組成型啟動子驅動的基因在植物的不同組織、不同生長階段均有高水平的表達，在應用中逐漸暴露出一些問題(Napoli?et?al.，1990)。外源基因在植物體內大量表達產生許多的異源蛋白或者產生有害物質在植物體內積累，打破了植物體內原有的代謝平衡，影響了植物正常的生長發育，例如生長延緩、開花延遲、甚至造成植物不育或死亡(Pino?et?al.，2007)。另外，在同一個載體中同時驅動幾個不同的基因表達而重復使用同一個組成型啟動子容易造成同源基因的沉默與失活或者共抑制現象(Lessard?et?al.，2002；Potenza?et?al.，2004)。因此，尋找一些能在細胞、組織、器官以及發育各階段上更為專一地調控基因表達的啟動子進行遺傳載體的構建，在可控的條件下為基礎研究和作物改良創造所需性狀顯得尤為必要。組織特異性啟動子調控基因只在特定的器官、組織、細胞及不同的發育階段表達，因而可以用于以莖葉為主要收獲產物的作物，使蛋白質產物富集于莖葉中，減少宿主植物無謂的物質能量消耗，改善光合作用特性；也可以用于以種子、果實為主要收獲產物的作物，讓抗蟲、抗除草劑等外源基因只在莖葉部分而不在種子果實等器官中表達，以提高轉基因作物的生物安全性(Dale?et?al.，2002)，在植物基因工程研究中具有廣泛的應用前景。

目前，大多數組織特異啟動子的研究主要集中在植物的地上部分，根特異啟動子的研究及應用還很少(Potenza?et?al.，2004)。然而，根與土壤的廣泛接觸，是植物進行營養、運輸、儲存等生理功能的重要器官，因此根特異啟動子的研究具有廣泛的應用價值。利用根特異啟動子可以進行土壤污染的生物修復，提高植物的抗旱能力和對鹽、堿的耐受力，大量和微量元素的高效吸收以及增強對病原微生物的抵抗力等；同時，利用根特異啟動子研究植物根的發育，根系的形態建成和根構型的重建并進行作物的遺傳改良具有重要意義。

植物內源的根特異啟動子被開發應用之前，非植物內源的的根特異啟動子rolD在根特異表達的轉基因研究中發揮著重要作用。發根農桿菌含有Ri質粒，侵染植物后能誘發植物細胞產生毛發狀根，即發根瘤。農桿堿型Ri質粒的T-DNA是由左、右兩個片段組成，rolD位于TL-DNA上。rolD5′端-426bp～-373bp顯示出根特異和高水平的表達。序列分析顯示啟動子區存在一個根特異的基序(RSEs)(Keller?and?Baumgartner，1991；Elmayan?and?Tepfer，1995)。rolD啟動子現已用于氮的同化研究，包括根特異的胞質型谷氨酰胺合成酶基因和高親和硝酸鹽轉運體基因的超表達(Fei?et?al.，2003；Fraisier?et?al.，2000)。另一個非植物來源的根特異啟動子是CaMV?35S上游-90bp?Domain?A(Benfey?and?Chua，1989)但表達水平比rolD低5-10倍，主要在根尖表達(Elmayan?and?Tepfer，1995)。