[發明專利]一種植物根特異性啟動子及其應用

在審

• 申請號: 201510466125.8
• 申請日: 2015-07-31
• 公開（公告）號: CN104988153A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 陳靜;徐登安;余懋群
• 申請（專利權）人: 中國科學院成都生物研究所
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/10;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 裴娜

技術領域

本發明涉及植物根特異基因啟動子及其應用，尤其涉及來源于大麥根特異表達基因HvTIP2；1上游序列的根特異性啟動子及其應用。

背景技術

啟動子是位于基因轉錄啟始位點上游的一段DNA分子，控制基因在特定組織、發育階段以及環境條件下表達。作為基因工程的關鍵性調控元件，啟動子決定外源基因的表達方式和轉錄效率，在轉基因動植物新品種培育和轉基因生物反應器研發領域發揮重要的作用。

按照基因表達的方式，通常將植物啟動子分為組成型啟動子、組織特異性啟動子和誘導型啟動子三大類[王關林，方宏筠，2002，植物基因工程原理與技術(第二版)，北京，科學技術出版社]。目前植物基因工程中常用的啟動子是組成型表達啟動子，外源基因在植株全方位的高效表達會大量消耗植株體內的基礎物質，對轉基因植株的其它代謝活動以及正常生長發育帶來不利影響。組織特異性啟動子驅動的基因表達僅限于某些特定器官或組織部位，避免了植物營養與能量的不必要浪費，又能滿足在特定組織器官大量表達外源基因的需要[宋揚，周軍會，張永強.植物組織特異性啟動子研究，生物技術通報，2007(6):21-24]。這類啟動子除了具有一般的啟動子結構如TATA盒和CAAT盒外，同時還存在幾種控制組織特異性表達的元件[Yamamoto?YT,Taylor?CG,Acedo?GN?et?al.Characterization?of?cis-acting?sequences?regulating?root-specific?gene?expression?in?tobacco,The?Plant?Cell,1991,3:371-382.]。已有研究報道在植物的維管束、薄壁組織、花粉、種子和胚乳組織中驅動基因特異表達的啟動子。

植物的根具有吸收水分和無機鹽、固定植物，并在干旱、鹽堿和重金屬土壤條件下保護植物地上部分，對于植物的生長發育具有重要的生物學意義。此外，根還是某些物種重要的營養物質儲存器官。組織特異表達基因是克隆組織特異性啟動子的重要資源，基于基因芯片數據的基因差異表達生物信息學方法為快速鑒定組織特異性基因提供了強有力工具(Yang?XL,Xu?HL,Li?WH,et?al.Screening?and?identification?of?seed-specific?genes?using?digital?differential?display?tools?combined?with?microarray?data?fromcommon?wheat,BMC?genomics,12:513-514.)。利用擬南芥根特異表達基因AtWRKY6的啟動子驅動細胞分裂素降解基因(CKX)在煙草和擬南芥根中特異性表達，使根系生物量增加60％，提高了植株抗干旱和抗重金屬脅迫的能力[W,Erika?N,Ireen?K.Root-specific?reduction?of?cytokinin?causes?enhanced?root?growth,drought?tolerance,and?leaf?mineral?enrichment?in?Arabidopsis?and?tobacco，Plant?Cell,2010,22(12):3905-3920.]。

已報道的根特異性表達啟動子主要源自擬蘭芥、煙草等模式植物，利用農作物源的根特異性啟動子不僅有助于闡明根發育相關的基礎理論問題，更可以有針對性地調節目的基因表達、改善植物的品質、產量和抗病(逆)能力，因而成為農作物性狀改良與新品種培育的強有力工具，具有廣泛的應用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供一種農作物源的根特異性啟動子及其應用。

本發明所提供的植物根特異性啟動子，來源于大麥(Hordeum?vulgare)，是至少含有自序列表中序列1的5′端第745—1258位核苷酸序列的按照序列1的核苷酸排列方式向3′端延長，長度為514至1258bp的脫氧核苷酸片段。

所述啟動子，它的核苷酸序列優選為下述序列之一：

1)由序列表中序列1所示的脫氧核糖核苷酸組成的DNA分子；

2)由序列表中序列2所示的脫氧核糖核苷酸組成的DNA分子；

3)與具有1)-2)中任意所述的序列的核苷酸在嚴格雜交條件下能夠雜交的DNA分子。

所述高嚴謹條件可為用0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液，在65℃下雜交并洗膜。

4)與1)或2)限定的DNA序列有90％以上的同源性且能調控目的基因在植物的根中特異表達的DNA分子。