[發明專利]一種植物光誘導型基因啟動子及其應用

在審

• 申請號: 201310739014.0
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103740718A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 楊建平;蘇亮;習雨琳;郭林;孟凡華;宋梅芳;侯佩;方聰燕
• 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;C12N15/10;C12N15/11;C12N15/84;A01H5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

技術領域

本發明屬于分子生物學領域，特別涉及一種植物光誘導型基因啟動子及其應用。

背景技術

植物的生長發育和生命周期是不同的基因在時間和空間上有序表達的結果。高等植物基因表達調控主要發生在轉錄水平上，受多種順式作用元件和反式作用因子的相互作用。啟動子是一段位于基因5’端上游區的DNA序列，它包含有增強或阻遏基因表達的序列和對激素或外界脅迫有應答作用的序列，即順式作用元件，轉錄調控是通過其與轉錄因子之間的相互作用來實現的。

植物啟動子按其轉錄方式可以分為組成型、組織特異型和誘導型啟動子，但不具有絕對性。組成型啟動子廣泛應用于植物轉基因，如常用于轉Bt基因抗蟲水稻的CaMV35S啟動子，ubiquitin啟動子和actin啟動子，它能高效、持續和非特異的啟動外源基因表達，但外源蛋白在轉基因植物中組成型表達也會帶來很多負面影響。例如，持續合成外源基因產物會增加植物的代謝負擔，并且這種高效表達經常是以大量的營養消耗為代價，從而直接影響了植株的生長發育，表現為植物生長延滯、植株矮小、產量降低等；另外，利用組成型啟動子可能誘發基因沉默，影響轉基因技術應用；并且，隨著人們對于轉基因植物食品安全問題的越來越多的關注，組成型啟動子也越來越不能滿足現代基因工程育種的要求。與組成型啟動子相比，誘導型啟動子只在某些物理或化學信號的刺激下或者植物發育到特定的階段，才啟動外源基因的轉錄。它不僅能使目的基因的表達產物在一定時空積累，增加區域表達量，提高植株的抗逆性，同時可避免由組成型啟動子啟動外源基因超表達引起的對植株發育的負面影響，也可以在一定程度上解決轉基因應用中的基因沉默和食品安全性問題，是應用植物轉基因技術進行基因工程育種的理想啟動子。

光是影響植物生長發育最重要的因素之一，因為它不僅作為植物感知環境的信號來源，還作為光合作用的能量來源。因此，對光誘導型啟動子的研究有助于了解植物基因光下的轉錄調控表達模式及其調控機制，并應用于基因工程中使外源基因伴隨植物生理狀態適度表達，同時維持轉基因植株的健康生長。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的是解決目前分子育種過程中，因使用組成型啟動子，使得外源基因持續大量表達，而破壞了植物的代謝平衡，阻礙植物正常生長發育的問題，提供一種新的植物光誘導型基因啟動子序列及其應用。

為了實現本發明目的，本發明一種植物光誘導型基因啟動子，其核苷酸序列如SEQ?ID?No.1所示，全長序列為1567bp；該序列經取代、缺失和/或添加一個或幾個核苷酸形成的編碼同等功能氨基酸序列的由SEQ?ID?No.1衍生的核苷酸序列也屬于本發明的保護范圍。

本發明還提供了上述光誘導型基因啟動子的構建方法，具體步驟為：以玉米基因組DNA為模板，根據ZmRBCS-1基因序列設計特異性引物，進行PCR擴增，獲得上述光誘導型基因啟動子。

優選地，所述玉米為B73系。

所述特異性引物的核苷酸序列為：

5’-CAAGCTT?GGTCTGTATGGAAGCTCCCAGT-3’；

5’-GGGATCC?CATGGCTGCCTGGCTGC?CTAG-3’。

其中，PCR擴增程序為95℃5min；94℃45sec，69℃45sec，72℃2min，共30個循環；72℃延伸10min，4℃保溫保存。

本發明還提供了用于擴增植物光誘導型基因啟動子的引物對，其核苷酸序列為：

5’-CAAGCTT?GGTCTGTATGGAAGCTCCCAGT-3’；

5’-GGGATCC?CATGGCTGCCTGGCTGC?CTAG-3’。

本發明還提供了含上述光誘導型啟動子的植物表達載體，優選為p1-ZmRBCS-1:GUS。

本發明還提供上述啟動子在植物基因工程中獲得光誘導表達目的基因的轉基因植株中的應用。

本發明還提供上述啟動子在培育轉基因玉米和水稻中的應用。

本發明利用誘導型啟動子代替組成型啟動子，可以獲得光誘導的特異表達的啟動子；利用遺傳轉化技術將其導入到植物基因組中，可以實現對目的基因的定向操作，獲得光誘導表達目的基因的轉基因植株；這不僅可以實現目的基因在轉基因植株中的定時、定點、定量三維調控，而且為植物轉基因應用提供強有力的工具。

附圖說明