[發明專利]水稻維管束特異表達啟動子POsvas 1的分離和應用

有效

• 申請號: 201310751853.4
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103740719A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 魏鵬程;楊劍波;秦瑞英;許蓉芳;張銀萍;李莉;李浩;楊亞春;宋豐順;馬卉;倪大虎
• 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;C12N15/63;C12N1/21;C12N15/84;A01H5/00;C12R1/01
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸;王慶海

技術領域

本發明涉及生物技術和植物基因工程技術領域。具體而言，本發明涉及一種植物維管束基因表達啟動子及其應用，該啟動子能夠在水稻轉基因調控體系中驅動目標基因在維管束中表達。

背景技術

水稻是最主要的糧食作物之一，世界上三分之一以上的人口都以稻米為主食。隨著經濟的發展，全球范圍內對稻米產量和品質提出了越來越高的要求。因而利用各種方法來提高水稻單產、改良稻米品質，有著積極重要的意義。

通過分子生物學以及基因工程的手段去研究和改良作物在農業生產中具有很好的應用前景。而外源基因在細胞中表達是基因工程研究的關鍵，并且外源基因的表達首先取決于其轉錄的啟動。高等植物基因的表達具有時間和空間性。組織特異性啟動子亦稱器官特異性啟動子，在這類啟動子的驅動下，基因的表達往往只限于某些特定的器官或組織部位，并表現發育調節等特性。組織特異性通常以特定的組織細胞結構和化學、物理信號為基礎，與誘導性啟動子有一定的共同點。組織特異性啟動子不僅能使目的基因的表達產物在一定器官或組織部位積累，增加區域表達量，同時也可以避免植物營養的不必要浪費。作為基因工程中最富有前景的調控元件，組織特異性啟動子已成為近年研究的熱點之一。

維管束是由初生木質部和初生韌皮部共同組成的束狀結構，是植物體輸導水分、無機鹽及有機物質的通道。而貫穿整個水稻植株體的維管束系統是其主要輸導組織，承擔著植物體內的長距離運輸功能，由導管構成的木質部主要輸送水分和溶解在水中的無機鹽，由篩管和伴胞組成的韌皮部主要輸送溶解狀態的同化物，水稻莖稈中的維管束是光合產物、水分、礦質營養等向籽粒運轉的通道，在水稻的生長發育中起著重要的作用，在“源、流、庫”系統中行使“流”的功能，水稻穗頸維管束性狀與穗部生產力有著密切關系。

在目前農作物生產中，細菌和真菌性維管束病害常造成嚴重的損失，由于缺乏抗原，常規抗病育種進展緩慢，加之維管束病害難以用藥劑防治，至今仍為生產中亟待解決的問題之一。目前已經鑒定的維管束特異啟動子較少，研究比較深入的維管束特異表達啟動子主要有：菜豆GRP118（富甘氨酸細胞壁結構蛋白）、擬南芥profilin2基因和菜豆苯丙氨酸氨裂合酶PAL基因的啟動子等，但是在水稻的生產實踐中，有關維管束特異表達啟動子的相關研究甚少，然而，在水稻高產育種實踐中，特別是穗頸輸導組織的性能在一定程度上影響著籽粒灌漿物質的運轉，籽粒充實度差。研究輸導組織的維管束性狀，將有助于闡明水稻運流的生理機制，為水稻高產奠定生理基礎。

發明內容

本發明的目的是提供一種驅動外源基因在植物（尤其是水稻）維管束中特異性表達的啟動子、獲得含有該啟動子序列的轉化子以及該啟動子的應用。其中，本文中所涉及的“植物”是指單子葉植物，例如水稻、小麥、玉米、大麥、高粱或燕麥，優選為水稻。

為了實現上述目的，一方面，本發明提供一種植物維管束特異性表達啟動子，所述維管束特異性表達啟動子包含SEQ?ID?No:1所示的DNA序列。序列表中SEQ?ID?No:1所示的DNA序列為來源于日本晴水稻（Oryzasativa?L?cv.Nipponbare）的水稻維管束特異表達啟動子，本文中稱為POsvas1或啟動子POsvas1。

另一方面，本發明提供一種維管束特異性表達啟動子，其DNA序列與SEQ?ID?No:1所示的DNA序列有至少80%同源性；或者，所述維管束特異性表達啟動子為在SEQ?ID?No:1所示的DNA序列中添加、取代、插入或缺失一個或一個以上核苷酸生成的突變體或等位基因或衍生物；或者，所述啟動子為與SEQ?ID?No:1所示的DNA序列雜交后的產物。這些啟動子序列的變體與SEQ?ID?No:1所示的DNA序列具有相同或類似功能，即驅動目標基因在植物維管束中特異性表達，因此也包含在本發明的范圍內。

另一方面，本發明還提供一種包含上述植物維管束特異性表達啟動子的表達盒。

又一方面，本發明還提供一種重組載體，所述重組載體包含根據本發明提供的上述植物維管束特異性表達啟動子；

優選地，所述重組載體為重組表達載體；進一步優選地，在所述重組表達載體中，本發明提供的上述植物維管束特異性表達啟動子連接于載體中待表達的基因序列的上游。