[發明專利]一種兼具植物地上組織器官和光誘導特異性啟動子及其應用

有效

• 申請號: 201310540693.9
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103589725A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 劉棟;李衛春;馬利霞;程建峰;候玲
• 申請（專利權）人: 江西農業大學
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/10;A01H5/00
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域，具體說是利用分子生物學技術獲得一種兼具植物地上組織器官和光誘導特異性的啟動子及其在轉基因植物中的應用。

背景技術

啟動子是位于結構基因上游、對RNA聚合酶進行識別、結合和開始轉錄的一段DNA序列，啟動子就像“開關”一樣，能夠控制其下游結構基因轉錄的起始時間和強度。高等植物基因的表達調控是植物基因工程研究的中心內容之一，作為轉錄水平上一種重要的分子調控元件，對啟動子的研究成為分子生物學的熱點(王穎等，2003；李杰等，2006)。

根據植物中啟動子啟動轉錄的模式和功能可將其分為三類：組成型啟動子、組織器官特異性啟動子和誘導型啟動子(王穎等，2003)。組成型啟動子在所有組織中都能啟動基因的表達，具有持續性，不表現時空特異性；組織器官特異性啟動子調控下的基因轉錄一般只發生在某些特定器官或組織中；誘導型啟動子是在某些物理或化學信號的誘導下，可以促進目的基因強烈表達(王穎等，2003；路靜等，2004)。

在組成型啟動子中，目前使用最廣泛的是花椰菜花葉病毒的CaMV?35S啟動子、來自根癌農桿菌Ti質粒T-DNA區域的胭脂堿合成酶基因Nos啟動子和章魚堿合成酶基因Ocs啟動子等(王穎等，2003；李杰等，2006)。如在單子葉植物中，Tsuchiya等(1996)發現CaMV?35S啟動子和水稻Actl啟動子在百合的基因轉化中都有高效的轉錄調控活性。在雙子葉植物中，Sunilkumar等(2002)以CaMV?35S啟動子驅動綠色熒光蛋白(GFP)基因在轉基因棉花中表達。雖然利用組成型啟動子驅動目的基因的表達對于基因的功能研究取得了一定的進展，但是由于組成型啟動子會導致目的基因在植物所有組織中大量表達，過度消耗細胞內的物質和能量，因此在應用中存在很多的弊端(Gittins?et?al.,?2000)。如使用組成型啟動子會導致目的基因在整體植株中表達，產生大量的代謝產物，阻礙了植物的正常生長發育，不利于產量和品質的提高；有些表達產物甚至有毒，導致植株的死亡(Robinson,?1996;?Gilmour?et?al.,?2004;?Qin?et?al.,?2004;?Savitch?et?al.,?2005;?Thomashow,?2010)。另外，重復使用組成型啟動子驅動多個外源基因的表達可能引起基因沉默(Kumpatla?et?al.,?1998)。因此，亟待需要尋找更為有效的組織器官特異性或誘導型啟動子代替組成型啟動子，以更好地調控植物基因的表達。

組織器官特異性或誘導型啟動子由于其驅動目的基因的表達發生在某些特定的器官組織部位或其表達受外界刺激信號的誘導，所以在很大程度上可以克服組成型啟動子在理論和應用研究中突顯的種種缺陷。目前在許多植物中已經發現了這兩類特異性啟動子。如毛自朝等(2002)將番茄果實特異性啟動子2A12和ipt目的基因構成的融合基因轉入番茄，獲得了無籽番茄果實。Mariani等(1990;?1992)將煙草花藥絨氈層特異表達基因的啟動子TA29與Barnase基因融合后轉化植物核酸酶基因在花藥中特異表達，獲得了煙草和油菜的雄性不育材料，并進行了商業化應用。根據外源刺激或誘導物的不同，誘導型啟動子又分為光、熱、傷害、激素和病原菌等誘導型啟動子。目前在植物中已發現了多種誘導型啟動子，如向日葵熱激蛋白sHSPS基因啟動子、馬鈴薯pin2激素誘導型啟動子和P69B、P69C假單胞菌誘導型啟動子等(Xu?et?al.,?1993;?Coca?et?al.,?1996;?Jorda?and?Vera,?2000)。