[發明專利]一種作物糊粉層特異表達啟動子PosAL1及其應用

有效

• 申請號: 201410326191.0
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104073492A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 魏鵬程;楊劍波;李莉;秦瑞英;李浩
• 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;C12N15/82;C12N5/10;A01H5/00
• 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

技術領域

本發明涉及生物技術和作物基因工程技術領域。具體而言，本發明涉及一種作物糊粉層特異表達啟動子及其應用，該啟動子能夠在作物基因工程中驅動目標基因在穎果糊粉層中特異表達，從而可在不影響其他組織部位生理活動的情況下達到通過改變糊粉層結構特性改良種子品質或萌發能力的目的。

背景技術

啟動子作為轉錄水平上一個重要的調控元件，通過和眾多轉錄因子的結合進而決定了基因的表達模式與表達強度。深入研究啟動子的結構、功能、作用模式等對于回答分子生物學中的一些基本理論問題具有重大意義。如何讓外源基因在植物體內定向、高效、穩定的表達是植物基因工程研究的出發點和落腳點。用組織特異表達啟動子來驅動目的基因表達可有效的避免用組成型表達啟動子所帶來的一些諸如代謝負擔之類的負面效應。

主要的單子葉主糧作物如水稻和小麥的表層胚乳會形成糊粉層，在穎果發育過程中，糊粉層將灌漿物質轉運到胚和胚乳細胞內部；籽粒萌發時，分泌水解酶水解胚乳細胞中貯藏的淀粉和蛋白從而發揮重要的水解功能，同時糊粉層細胞也是種子中主要積累脂類、蛋白、維生素、鐵鋅元素的部位，因此，糊粉層細胞是作物基因工程改良的主要靶點。要精確操縱糊粉層細胞的生理生化活性，糊粉層特異表達啟動子將至關重要，但目前僅有少量的特異啟動子的報道，如大麥LTP2啟動子和玉米AL9啟動子，遠遠無法滿足分子設計育種的需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種驅動外源基因特異的在作物糊粉層特異表達的啟動子、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“作物”是指單子葉作物，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，本發明提供一種作物糊粉層特異表達啟動子，所述作物糊粉層特異表達啟動子包含序列表中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(Oryza?sativa?L?cv.Nipponbare)的序列，本文中稱為PosAL1或啟動子PosAL1。具體而言，本申請的發明人發現日本晴水稻(Oryza?sativa?L?cv.Nipponbare)中LOC_Os03g49190基因前包括轉錄起始位點在內的1960bp的DNA序列具有驅動目標基因在作物糊粉層特異表達的作用。并且分離克隆得到了序列表中SEQ?ID?No:1所示的DNA序列。

優選地，本發明提供的作物糊粉層特異表達啟動子的DNA序列為SEQ?ID?No:1所示的序列，即PosAL1或啟動子PosAL1。

另一方面，本發明提供一種作物糊粉層特異表達啟動子，其DNA序列與SEQ?ID?No:1所示的DNA序列有至少80％同源性；或者，所述作物糊粉層特異表達啟動子為在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；或者所述作物糊粉層特異表達啟動子具有與SEQ?ID?No:1所示的DNA序列雜交的產物。這些作物糊粉層特異表達啟動子序列與SEQ?ID?No:1所示的DNA序列具有相同功能，即驅動目標基因在作物中表達。

另一方面，本發明還提供一種包含上述作物糊粉層特異表達啟動子的表達盒。

又一方面，本發明還提供一種重組表達載體，所述重組表達載體包含上述的作物糊粉層特異表達啟動子，在所述重組表達載體中，所述作物糊粉層特異表達啟動子連接于待表達的基因序列的上游；優選地，所述待表達的基因為Gus基因，所述重組表達載體為pCAMBIA1391-PosAL1，該重組表達載體為將SEQ?ID?No:1所示的序列即PosAL1或啟動子PosAL1構建于pCAMBIA1391中得到的重組表達載體，本文中稱為pCAMBIA1391-POSAL1。

或者待表達基因可以為任何對作物的糊粉層性狀具有改善能力的基因。通過本發明的啟動子驅動該基因在糊粉層中特異性地集中表達，從而實現改善作物糊粉層相應性狀的功能。

另一方面，本發明還提供一種宿主菌，所述宿主菌包含本發明提供的上述作物糊粉層特異表達啟動子、上述表達盒、或上述重組表達載體；優選地，所述宿主菌為根癌農桿菌。

另一方面，本發明提供一種轉化子，所述轉化子包含本發明提供的上述作物糊粉層特異表達啟動子、上述表達盒、上述重組表達載體、或上述宿主菌。其中，所述轉化子優選為轉基因細胞系、愈傷組織或植株。