[發明專利]馬鈴薯pinⅡ基因啟動子及其應用

有效

• 申請號: 201310069485.5
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN103146704A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 王國英;張生學;劉允軍
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院作物科學研究所
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/82;C12N15/84;C12N5/10;A01H5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;張慶敏

技術領域

本發明屬于分子生物學、基因工程技術領域，具體地說，涉及一種馬鈴薯pinⅡ基因啟動子及其應用。

背景技術

隨著生命科學、基因組學、生物信息學等學科的發展，轉基因技術研究日新月異，轉基因作物種植面積逐年增加。轉基因作物中目的基因的表達強弱，很大程度上影響著轉基因作物的應用。影響基因表達的因素有很多，主要有以下五方面：核酸的結構、轉錄強弱、轉錄后修飾、翻譯效率和翻譯后修飾，其中轉錄強弱起著重要作用。調控基因轉錄強弱的是啟動子，因此開發強啟動子對轉基因作物的培育具有重要意義。

植物基因工程中常用的啟動子按其作用方式和功能可分為三類：組成型啟動子、誘導型啟動子和組織特異性啟動子。組成型啟動子在所有組織中都啟動基因表達，具有持續性，不表現時空特異性；RNA和蛋白質表達量也是相對恒定的。此類啟動子的代表性啟動子有煙草花葉病毒CaMV35S啟動子、玉米泛素基因Ubiquitin啟動子和水稻肌動蛋白基因Actin啟動子。誘導型啟動子在正常情況下不能啟動基因的表達，但受某些物理、化學、生物信號的刺激后，此類型的啟動子可以大幅度地提高基因的轉錄水平，如擬南芥逆境誘導啟動子rd29A。在組織特異性啟動子的調控下，基因的表達往往只發生在某些特定的器官和組織，并往往表現發育調節的特性，如煙草花粉絨氈層細胞中特異表達基因啟動子TA29。

抗病蟲基因越來越多的應用于農作物，使作物產量得到了大幅度的提高。為了提高這些抗病蟲基因在轉基因作物中的表達，多是使用異源組成型強啟動子調控表達，如CaMV35S。由于CaMV35S啟動子來源于病毒，從生物安全角度考慮，其在一定程度上影響了轉基因作物的推廣。隨著轉基因技術的發展，多基因轉化成為植物基因工程研究的新熱點，亟待開發更多有效的啟動子。因此直接從植物克隆高效表達的啟動子具有重要的應用價值。

馬鈴薯蛋白酶抑制劑Ⅱ（PINⅡ）屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑，主要存在于馬鈴薯、西紅柿等茄科植物中。該蛋白編碼基因表達具有多樣性：在儲藏器官如馬鈴薯塊莖、西紅柿果實中是組成型表達，而在葉片中是誘導表達，可響應多種理化誘導信號，如機械損傷、蟲害、熱刺激、電刺激、茉莉酸、乙烯、脫落酸、蔗糖、系統素等。馬鈴薯蛋白酶抑制劑Ⅱ的mRNA在損傷處理3-4小時后開始積累，9小時時達到峰值，然后逐漸下降；馬鈴薯蛋白酶抑制劑Ⅱ蛋白在損傷處理4小時后即可檢測到，并逐漸增加，可在最高值保持數天。馬鈴薯蛋白酶抑制劑Ⅱ蛋白編碼基因不僅在損傷部位誘導表達，而且可以在損傷部位的遠端誘導表達。基于馬鈴薯蛋白酶抑制劑Ⅱ基因的表達特性，克隆研究該基因啟動子具有重要的理論意義和應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有高效啟動活性的馬鈴薯pinⅡ基因啟動子及其應用。

為了實現本發明目的，本發明的馬鈴薯pinⅡ基因啟動子，其核苷酸序列為：i）SEQ?ID?No.1所示的核苷酸序列；或ii）SEQ?ID?No.1所示核苷酸序列經取代、缺失和/或添加一個或幾個核苷酸且同等功能的由i）衍生的核苷酸序列。

本發明還提供含有上述啟動子的表達盒。

本發明還提供含有上述啟動子的載體，所述載體為植物表達載體，例如植物雙元表達載體等。

本發明還提供含有上述表達盒或載體的宿主細胞。

本發明還提供含有上述啟動子的轉化植物細胞。

本發明還提供馬鈴薯pinⅡ基因啟動子在調控下游基因表達中的應用，優選下游基因為GUS基因。

本發明進一步提供馬鈴薯pinⅡ基因啟動子在制備轉基因植物中的應用。例如，可以將目的基因可操作地連接到馬鈴薯pinⅡ基因啟動子之下，構建得到表達盒，進一步可將該表達盒導入植物表達載體，將獲得的重組表達載體通過比如，農桿菌介導、基因槍法以及花粉管通道等方式轉化植物，獲得轉基因植物。從而可以通過引入抗蟲、抗病、抗逆等基因，培育出抗蟲、抗病、抗逆植物，提高植物抗蟲、抗病和/或抗逆活性。本發明的啟動子可用于制備本領域公知的轉基因植物，用于控制外源或內源基因的表達，所述植物為雙子葉植物或單子葉植物，如煙草、擬南芥等。