[發(fā)明專利]水稻缺鐵誘導啟動子及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410249644.4
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104059912A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 王芳;鄧敏娟;徐磊;趙紅玉;魏溪娟;易可可
• 申請（專利權）人: 浙江省農(nóng)業(yè)科學院
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N1/21;C12N1/15;C12N1/19;C12N5/10;C12N15/82
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

技術領域

本發(fā)明屬于分子生物學、基因工程技術領域，主要是一種水稻缺鐵誘導啟動子及其應用。

背景技術

鐵是植物生長必需的營養(yǎng)元素之一。鐵元素作為許多重要酶和蛋白質(zhì)的組成成分參與了生命活動中最基本的生化反應，如光合作用和呼吸作用。缺鐵是各種人類微量元素缺乏癥中最普遍的一種，據(jù)2002年世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，全世界有近半數(shù)的人口受鐵營養(yǎng)缺乏的困擾(如缺鐵性貧血病，嬰幼兒的智力和體能發(fā)育障礙等)。因而提高和改良糧食作物中鐵元素含量變得尤為重要。

土壤中總鐵含量很高，但可被植物吸收利用的有效鐵含量卻很低。其中的絕大部分都以可溶性極低的三價鐵形式存在，因而使得植物常常表現(xiàn)出缺鐵失綠癥狀。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，鐵素缺乏一直是限制作物生長發(fā)育以及作物產(chǎn)量和品質(zhì)提高的主要因子之一。植物主要以兩種方式吸收鐵：策略I和策略II。策略II是禾本科植物吸收土壤鐵素的主要途徑，禾本科植物的根系向環(huán)境中分泌一種麥根酸類(MAs)天然鏊合劑，與環(huán)境中的Fe(III)鏊合形成Fe(III)-MAs復合物，然后通過植物特殊的轉運載體YS1被植物所吸收。在缺鐵條件下，禾本科植物能增加MA合成和分泌。禾本科以外的植物都通過氧化還原的策略I方式來吸收鐵。

水稻是重要的糧食作物之一，為世界一半以上的人口提供了食物來源。研究發(fā)現(xiàn)，水稻的根不但通過策略II途徑吸收Fe(III)，水稻的根也具有吸收Fe(II)的能力。由于水稻中并未發(fā)現(xiàn)有功能的Fe(III)還原酶活性，水稻有可能對Fe(II)是直接轉運吸收的，這可能與水稻長期適應淹水的特殊生長環(huán)境有關。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術的缺點，提供一種水稻缺鐵誘導啟動子及其應用，該啟動子含有IDE1和IDE2等缺鐵響應元件，對于水稻耐缺鐵分子機制的研究，以及水稻耐缺鐵分子育種具有重要的理論與實踐意義。

為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術方案：本發(fā)明的水稻缺鐵誘導啟動子，該啟動子DNA片段具有：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(jīng)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(fā)明還提供含有上述啟動子的載體、含有上述啟動子的轉基因細胞系以及含有上述啟動子的工程菌。

本發(fā)明還提供上述啟動子在啟動目的基因表達中的應用，所述目的基因的表達為缺鐵誘導表達。

本發(fā)明還提供上述啟動子在轉基因植物中的應用，如培育耐缺鐵的轉基因水稻，所述目的植物為水稻；所述目的基因為GUS基因；所述缺鐵條件為不供鐵的水稻培養(yǎng)液；方法為將重組載體導入所述目的植物，從而在所述目的植物中用所述DNA片段啟動GUS基因的表達。

本發(fā)明有益的效果是：本發(fā)明啟動子的發(fā)現(xiàn)及其功能的闡釋，將對水稻耐受缺鐵逆境生理機制的研究，有效地開展水稻抗缺鐵環(huán)境脅迫及富鐵育種均具有重要理論和實踐意義。

附圖說明

圖1為real-time PCR方法檢測在正常供鐵和缺鐵脅迫條件下基因的表達。

圖2為本發(fā)明實施例中構建的啟動子載體圖譜。

圖3為本發(fā)明實施例中轉基因水稻的葉片、根尖和側根的GUS組織染色結果；其中，A為正常供鐵培養(yǎng)條件，B缺鐵脅迫條件。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：

以下實施例中未注明具體的實驗方法，均可按照常規(guī)方法進行或按照制造生產(chǎn)廠商的使用說明。

水稻缺鐵誘導基因啟動子的發(fā)現(xiàn)

1.1水稻缺鐵誘導基因的發(fā)現(xiàn)