[發(fā)明專利]一種能驅(qū)動(dòng)或調(diào)節(jié)基因在植物雄蕊中表達(dá)的啟動(dòng)子

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410614223.7
• 申請(qǐng)日: 2014-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN104328124A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏鵬程;楊劍波;秦瑞英;楊亞春;李浩;李莉;馬卉;許蓉芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所
• 主分類號(hào): C12N15/113
• 分類號(hào): C12N15/113;C12N15/82;C12N1/21;A01H5/00
• 代理公司: 北京律譜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種從植物中分離的具有特定功能的基因片段，尤其涉及從水稻中分離的雄蕊特異表達(dá)啟動(dòng)子。

背景技術(shù)

植物基因工程的目標(biāo)之一是產(chǎn)生具有農(nóng)業(yè)所需特征或性狀的植物。就基因工程的進(jìn)展而言，現(xiàn)在已經(jīng)能夠提供轉(zhuǎn)化植物以使其含有并表達(dá)外來基因的必需工具。植物轉(zhuǎn)化和再生中的技術(shù)進(jìn)展已使研究人員能夠獲取外源核苷酸分子、并將這些核苷酸分子整合到植物基因組中。外源核苷酸分子于是可以在植物細(xì)胞中得到表達(dá)以表現(xiàn)出添加的特征或性狀。從而，可以為植物，尤其是作物提供一些該作物原本所不具有的性狀，使得作物的生長方式更加符合人們生產(chǎn)和生活的需求。

在驅(qū)動(dòng)外源基因表達(dá)的過程中，啟動(dòng)子往往是一個(gè)有效的工具。啟動(dòng)子是RNA聚合酶特異性識(shí)別和結(jié)合的DNA序列，是重要的順式作用元件，一般位于結(jié)構(gòu)基因5，端上游區(qū)。高等植物基因調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行，啟動(dòng)子控制著基因表達(dá)的起始時(shí)間和表達(dá)程度，同時(shí)對(duì)所使用的RNA聚合酶類型也起著決定性作用，所以它是理解基因表達(dá)模式和轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制的關(guān)鍵，是植物基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的中心。

根據(jù)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄模式及功能，可將其分為三類：組成型啟動(dòng)子、組織或器官特異性啟動(dòng)子和誘導(dǎo)型啟動(dòng)子。目前，在植物基因工程中使用的大多數(shù)為組成型啟動(dòng)子，使外源目的基因在植物各組織部位高水平表達(dá)，但是，在此過程中會(huì)出現(xiàn)多種多樣的問題，例如不能從時(shí)間和空間上有效的調(diào)控目的基因的表達(dá)，過度消耗細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)和能量(Gittin?JR,et?al.2000)；大量異源蛋白或代謝產(chǎn)物在植物體內(nèi)積累，打破植物的代謝平衡，不利于植物生長；引起基因沉默或共抑制現(xiàn)象；此外還存在轉(zhuǎn)基因植物安全性隱憂。因此，科學(xué)家們不斷尋找更為有效的組織或器官特異性啟動(dòng)子來代替組成型啟動(dòng)子，以期更精確的調(diào)控外源基因的表達(dá)。

組織或器官特異性啟動(dòng)子調(diào)控下的基因轉(zhuǎn)錄過程一般只發(fā)生在某些特定的組織或者器官中。組織或器官特異性啟動(dòng)子可以更加有效的調(diào)控外源基因的表達(dá)，特異地在特定需要的部位發(fā)揮作用，這樣不僅可以提高外源基因的表達(dá)豐度，而且將生物能耗降到最低，從而不影響植株的正常生長。另外，深入研究組織或器官特異性啟動(dòng)子有助于闡明植物形態(tài)、發(fā)育、代謝途徑等基礎(chǔ)理論，而且具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)組織或器官特異性表達(dá)啟動(dòng)子進(jìn)行深入地研究已成為當(dāng)前植物基因工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

目前，與植物開花相關(guān)的組織或器官特異性表達(dá)啟動(dòng)子的研究主要集中在擬南芥、煙草等草本模式植物，而對(duì)于農(nóng)作物水稻的雄蕊特異表達(dá)啟動(dòng)子的研究卻鮮有報(bào)道。雄蕊是植物重要的生殖器官，隨著近年來雄蕊發(fā)育的分子機(jī)理逐漸成為植物研究的熱點(diǎn)，其中，花藥特異表達(dá)啟動(dòng)子起到了重要作用。比如，選用不同啟動(dòng)子調(diào)控C類基因在轉(zhuǎn)基因花卉的不同時(shí)空予以表達(dá)，極有可能創(chuàng)造出花型改良的花卉新品系，如雄性不育系等，其對(duì)豐富觀賞種類、改良花型、減少花粉污染以及簡化育種程序等具有一定的理論及使用價(jià)值。由于，雄蕊特異表達(dá)啟動(dòng)子克服了組成型啟動(dòng)子啟動(dòng)的外源基因在受體植物中非特異性表達(dá)所造成的浪費(fèi)，同時(shí)也為雄蕊相關(guān)基因的研究提供了表達(dá)元件，也可以使某些特定的基因只在雄蕊中表達(dá)以改良花的觀賞品質(zhì)(王緯等，2013)。

然而，目前人們所知的雄蕊特異表達(dá)啟動(dòng)子的種類有限，而且，如上面所提到的，現(xiàn)有的雄蕊啟動(dòng)子主要適用于對(duì)花卉的觀賞品質(zhì)進(jìn)行改良，目前尚沒有足夠的能夠應(yīng)用于農(nóng)作物，尤其是單子葉作物，特別是水稻中的雄蕊啟動(dòng)子。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明希望能夠提供一種適用于農(nóng)作物，尤其是單子葉作物，特別是水稻的雄蕊啟動(dòng)子，以便能夠驅(qū)動(dòng)或調(diào)節(jié)引入到作物中的外源基因在作物雄蕊中特異性地表達(dá)。

具體而言，本發(fā)明提供了一種能驅(qū)動(dòng)或調(diào)節(jié)基因在植物雄蕊中表達(dá)的啟動(dòng)子，其特征是，所述啟動(dòng)子包含：

(a)SEQ?ID?NO1中所示的核苷酸序列；或者

(b)SEQ?ID?NO2中所示的核苷酸序列；或者

(c)在SEQ?ID?NO1中所示的核苷酸序列中添加、取代或缺失一個(gè)或多個(gè)核苷酸后所獲得的核苷酸序列；或者

(d)在SEQ?ID?NO2中所示的核苷酸序列中添加、取代或缺失一個(gè)或多個(gè)核苷酸后所獲得的核苷酸序列；或者

(e)與SEQ?ID?NO1中所示的核苷酸序列互補(bǔ)的核苷酸序列；或者

(f)與SEQ?ID?NO2中所示的核苷酸序列互補(bǔ)的核苷酸序列；或者

(g)與SEQ?ID?NO1中所示的核苷酸序列具有至少90％同源性的核苷酸序列；或者