[發明專利]水稻根尖特異表達基因OsRTS1的啟動子及其應用

無效

• 申請號: 201110090633.2
• 申請日: 2011-04-12
• 公開（公告）號: CN102199605A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 張麝龍;莫肖蓉;吳平
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;A01H5/00
• 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

本發明屬于植物基因工程領域。具體的說，本發明涉及克隆水稻OsRTS1(rice?root?tipspecific?1)基因編碼區的上游啟動子核苷酸序列，該序列的功能在于能啟動下游編碼基因在水稻根尖分生區附近新生表皮細胞中的特異表達，以及能啟動下游編碼基因在水稻花藥中的特異表達。

背景技術

根系是植物吸收水分、養分的重要器官。根的結構大致可分為四部分：根冠、分生區、伸長區和根毛區。細胞在分生區中不斷分裂增殖，新生的細胞分化和發育，形成根的各種組織。發育中的細胞體積增加，組成伸長區。發育完成的細胞體積不再迅速增加，在表皮位置的細胞上發生毛狀突起，組成根毛區。伸長區細胞體積增加形成壓力推動分生區向前移動，部分分生區細胞分化并覆蓋在根的尖端，起到保護和引導的作用，成為根冠。根尖由分生區和根冠組成，其核心為靜止中心。靜止中心細胞具有分化為其它細胞的潛在活性，以此為基礎產生組成根尖的表皮、皮層、中柱鞘、中柱、根冠細胞。研究根尖細胞的分化與發育，對了解、控制和改良根系的性狀具有重要意義。

根系的發育是一個復雜的過程。目前的研究主要是基于雙子葉模式植物擬南芥(Arabidopsis?thaliana)的根系相關突變體展開的，而以水稻(Oryza?sativa)為模式植物的禾本科作物的根系發育機制研究較少。

遺傳轉化技術是利用優良基因(尤其是外源基因)改良物種的一條重要途徑。通過遺傳轉化技術改良物種除需要優良基因資源外，還需要適用于目標基因在最佳狀態下發揮功能的啟動子。國際國內可供選擇用于農作物性狀改良的功能基因的數量逐漸在增加。但是與之相比，可供選擇的啟動子數量和種類卻非常有限，尤其缺乏適用于改良農作物性狀的啟動子。啟動子已經成為采用遺傳轉化技術改良物種的瓶頸之一。目前國際國內用于農作物遺傳轉化的啟動子主要是玉米泛素(ubiquitin)基因啟動子、水稻肌動蛋白(actin)基因啟動子、病毒35S等組成型表達啟動子。它們調控目標基因在所有組織中都表達，而且沒有時空限制。用這些啟動子調控目標基因表達時，由于大量目標蛋白在不需要的細胞中出現，往往容易造成物種形態和生理功能異常。雖然國際上也有少量特異啟動子分離克隆的報道，但是涉及的農作物的種類很少，數量非常有限，而且我們不具有知識產權，將受限于生產應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種水稻根尖特異表達基因OsRTS1的啟動子，利用該啟動子(OsRTS1基因啟動子)能啟動外源基因在水稻根尖部位特異表達。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種水稻根尖特異表達基因OsRTS1的啟動子，該啟動子為SEQ?ID?NO：1所示的核苷酸序列。

作為本發明的水稻根尖特異表達基因OsRTS1的啟動子的改進：啟動子還包括在SEQID?NO：1所示的核苷酸序列中添加、取代、插入和缺失一個或多個核苷酸生成的突變體、等位基因和衍生物。

作為本發明的水稻根尖特異表達基因OsRTS1的啟動子的進一步改進：啟動子還包括是在高嚴謹條件下可與SEQ?ID?NO：1所示的核苷酸序列雜交、且具有相同功能的核苷酸序列。

本發明還同時公開了上述水稻根尖特異表達基因OsRTS1的啟動子的用途：用于組織特異表達細胞標記和發展雄性不育品系。

本發明的啟動子是水稻根尖特異表達基因OsRTS1的基因編碼區的上游序列。通過構建含有該啟動子的植物表達載體，將其轉化到轉基因水稻中，對轉基因材料的普通葉、劍葉、花和根等多種不同組織進行了GUS組織化學染色檢測，結果證實了該啟動子在根尖中的特異表達，并進一步明確該啟動子的特異表達位置僅限于根尖分生區側根冠覆蓋下的新生表皮細胞，以及地上部的花藥。

利用本發明的啟動子構建轉基因水稻，具有如下優點：1、可以啟動下游基因特異性地高效表達于根尖生長點附近側根冠覆蓋下的新生表皮細胞，而不啟動該基因在根其它部位的表達。這種特性有助于以連接熒光蛋白等報告基因的方式將上述位置的細胞與周圍的其它細胞區分開來。2、可以啟動下游基因特異性地表達于花藥。這種特性有助于通過連接毒蛋白的方式使花藥細胞活性受限，制造在育種中具有重要意義的雄性不育品系。