[發明專利]一種植物鹽誘導表達啟動子

有效

• 申請號: 201210552105.9
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103088022A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 楊劍波;段永波;魏鵬程;張銀萍;李浩;李娟;李莉
• 申請（專利權）人: 安徽省農業科學院水稻研究所
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/82;C12N5/10;C12N1/21;A01H5/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

????本發明主要涉及一種植物鹽誘導表達啟動子、含有該表達啟動子的植物表達載體和轉化子及該啟動子在植物中的鹽誘導表達的應用，屬于基因工程領域。

背景技術

鹽脅迫是自然界中主要的非生物脅迫之一，土壤中高濃度鈉離子對許多植物的生長和發育造成很大的傷害。土壤鹽堿化和次生鹽堿化問題，已經成為世界灌溉農業可持續發展的制約因素。隨著人口的增長以及水資源的匱乏，提高水資源利用效率、充分開發和利用鹽堿地已成為關系國計民生的重要課題。近年來，隨著對擬南芥、水稻等模式植物的深入研究和生物技術的迅速發展，已為培育高度耐鹽性作物新品種提供了新思路、新材料和新方法，利用分子生物學方法和手段發現新的遺傳資源是培育高度耐鹽耐旱新品種的重要環節。

隨著分子生物學技術以及植物基因工程的迅速發展，利用轉基因技術來改變一些作物的性狀，提高其對外界脅迫條件的耐受性從而增加作物的產量已經成為一種重要的技術。外源基因在轉基因植物中低水平表達和非特異性表達是制約植物基因工程發展的一個重要因素，主要原因是缺少理想的啟動子。

常見的啟動子可分為組成型啟動子、組織特異啟動子和誘導表達啟動子。不同啟動子驅動基因表達的強度相差極大，并具有明顯的種屬特異性。在某些情況下，一種類型的啟動子往往兼有其他類型啟動子的特性。在植物基因工程中大量應用組成型啟動子，使用組成型啟動子可以提高外源基因的表達強度，對目的基因的表達有很強的促進作用，但是隨之也帶來了一些問題，如組成型啟動子使基因產物在宿主的整個生命周期以及所有的組織器官持續表達不僅造成了宿主體內資源的浪費，而且往往導致轉基因材料的某些性狀的改變，影響轉基因材料的正常發育，使其出現發育遲緩，植株矮化等現象。如Nakashima等在水稻中用玉米的泛素基因啟動子組成型表達OsNAC6基因，雖然具有抗旱和耐鹽功能，但其造成植株生長期延長，產量降低。此外組成型表達某些基因雖然可以增加作物的抗逆性，但是對轉基因作物的安全性也造成一定的影響，比如組成型表達抗蟲基因可以在一定程度上防止病蟲害，但其編碼白也存在與果實或者種子中，給轉基因材料的釋放造成一定的困難。

組織特異啟動子由于其表達的空間特異性，可將外源基因在轉基因植物中定位表達，這不但可以降低植物負擔、減輕對作物農藝性狀的影響，而且還能提高外源基因產物在特定部位的濃度，增加轉基因的效果。與組成型表達啟動子相比，誘導型啟動子驅動的外源只在特定的環境或者組織中才高強度表達，因此可以根據實驗需要來控制目的基因的時空表達。Kazuo等人在水稻中過表達OsNAC6基因，利用組成型啟動子導致水稻生長延遲產量降低，但是利用其本身的啟動子就可以解決這個問題。Aryadee等在煙草中利用啟動子Rab16A表達自身基因，發現只有在脅迫條件下該基因才能在葉中大量表達，從而提高其抗逆性，而且轉基因植株與對照相比其形態發育以及產量都沒有受到影響。因此，誘導型表達啟動子在植物抗逆基因工程中亟待開放應用。

作為植物的地下部分，根直接與土壤接觸，承擔著從土壤中吸取水分和養分、運輸物質和儲存營養等功能，因此研究根特異性表達啟動子具有重要的應用價值。如利用根特異性啟動子可以改善植物根的生長，提高植物的抗旱耐鹽能力，增加根的分泌物，對土壤污染進行生物修復等。同時利用根特異性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培育高產穩產的作物新品種具有重要的意義。

目前已知的根特異性表達啟動子不多。在植物內源的根特異性啟動子開發應用之前，使用農桿菌Ri質粒中的一個根特異的基序rolD。最近幾年人們也尋找到一些根特異性啟動子，如利用擬南芥的黑芥子酶基因啟動子?PYK10調控CKX3基因，使該基因在根中表達，促進根的加快生長，提高了作物抗旱和吸收礦物質的能力；用根特異表達啟動子Rcc3驅動OsNAC10，發現特異性表達該基因后，植株根的直徑變粗，并能在干旱脅迫下增加植物產量。

綜上所述，在植物中，合理使用根脅迫誘導特異性啟動子能明顯改善植物性狀，但應用于水稻等禾谷類作物基因工程遺傳載體構建中能夠選用的植物內源根特異性啟動子依然較少，因此發展更多的水稻等禾谷類作物的根特異性啟動子對基礎研究和生產應用都具有重要意義。而關于水稻基因pOsRAV69啟動子在鹽脅迫條件下，調控外源基因根特異性表達及應用目前還未見相關報道。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種一種植物鹽誘導表達啟動子、含有該表達啟動子的植物表達載體和轉化子及該啟動子在植物中的鹽誘導表達的應用。