[發明專利]一種植物誘導型啟動子及其應用

有效

• 申請號: 201610009572.5
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105505932B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 李瑞芬;陳亞娟;魏建華;王宏芝
• 申請（專利權）人: 北京農業生物技術研究中心
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/10;C12N15/82;C12N15/84;A01H5/00
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李桂玲;李連生

本發明公開了一種植物誘導型啟動子及其應用。通過染色體步移法從鹽生植物野大麥基因組中獲得了一段1750bp的HbCIPK2啟動子序列，利用該啟動子序列獲得的擬南芥轉proHbCIPK2:GUS株系在NaCl不同濃度和不同時間脅迫下均可驅動GUS基因的表達，而且隨著脅迫時間和濃度的增加，GUS的表達活性增強；在PEG和ABA脅迫下HbCIPK2啟動子驅動GUS基因的誘導表達活性相對較低；但相同的轉基因株系在無脅迫處理、低溫和高溫脅迫下均無GUS基因的表達。本發明獲得的1750bp的DNA序列是一種新型的逆境誘導型啟動子，在高鹽脅迫下具有較強的啟動子活性,可誘導轉錄因子等調控基因的適量表達。

技術領域

本發明涉及植物轉基因技術領域，具體涉及一種植物誘導型啟動子序列及其在植物抗逆調控中的應用。

背景技術

鹽漬化和干旱是制約農業可持續發展的重要環境因素。據統計，全世界103個國家有鹽漬化土壤，面積達38,000萬公頃，約占全球可耕地面積的10％；我國約有1.4億畝鹽漬化耕地和4億畝的鹽漬化荒地。更為嚴重的是，因全球氣溫升高，海平面上升，加之工業污染和農業灌溉、施肥不當等人為因素的影響，次生鹽漬化土壤面積還在以每年3％的速度擴展；加上水資源日趨緊張，干旱發生極為頻繁，每年因干旱減產糧食100億公斤以上，直接經濟損失達100-200億元。這“雙重威脅”給農業生產帶來重大損失。因此，如何在高鹽和干旱等逆境條件下最大限度地發揮作物的生產潛力，是我國目前農業生產迫切需要解決的問題。其中培育耐鹽、抗旱新品種是解決農作物高鹽、干旱脅迫的根本有效途徑，而挖掘、研究和利用植物中調控抗逆性的關鍵基因和重要調控元件是培育耐鹽、抗旱新品種的重要手段。

植物誘導型啟動子可以精細調節植物在受到外界刺激時基因的表達，誘導型啟動子的研究一直是植物轉錄表達調控的熱點問題，特別是誘導型啟動子在植物抗逆轉基因育種中作為關鍵元件備受關注。目前誘導型啟動子主要集中在生物和非生物脅迫誘導啟動子方面，包括響應干旱、高鹽、高溫、冷害、病害和外源ABA脅迫的啟動子，其中一些啟動子已廣泛應用于植物抗逆轉基因育種中。比如，擬南芥Rd29啟動子已成功應用于抗旱轉基因小麥育種；高鹽、干旱和ABA誘導啟動子OsNCED3、Wsi18已應用于水稻抗逆轉基因育種。盡管目前已克隆出一些逆境誘導型啟動子，但還是不能滿足不同植物不同轉基因育種的要求。尤其對于轉調控基因作物育種來說，選擇誘導表達活性適中的啟動子非常重要。所以挖掘和研究新的逆境誘導型啟動子，特別是從特殊生境植物篩選克隆逆境誘導活性適中的啟動子具有重要價值和意義。

蛋白激酶在植物抗逆響應中起重要信號傳遞作用。其中，CIPK(CBL-interactingprotein kinase,CIPK)蛋白激酶是一類植物所特有的、與鈣離子感受器CBLs(calcineurinB-like,CBL)特異作用的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶。CBL-CIPK-靶蛋白構成了感知、傳遞和響應逆境信號的調控通路，是植物逆境調控研究的熱點之一。但由于該調控途徑存在復雜性、多樣性和交叉性，CBL-CIPK所涉及到的調控功能比預期的要復雜的多。

迄今為止，已鑒定出的、被廣泛認可的響應逆境脅迫的CBL-CIPK調控途徑有：響應高鹽脅迫的SOS途徑、響應低鉀脅迫的CBL1/CBL9-CIPK23-AKT1途徑、響應高pH脅迫的CBL2-CIPK11-AHA2途徑。CIPKs作為植物逆境響應信號調控途徑的樞紐，在逆境信號傳導中起重要作用。但是不同的CIPK成員可能參與相同的調控途徑，相同的CIPK也可能參與不同逆境脅迫響應。到目前為止，除SOS2/AtCIPK24外，在已研究的部分AtCIPKs成員中還未見其他成員參與擬南芥耐鹽性調控。迄今，研究的材料大部分局限于模式植物或甜土植物，非特殊種質。一些特殊生境種質材料可能具有解密逆境Ca²⁺信號的特殊途徑，挖掘克隆特殊生境植物信號組分，解析其在逆境脅迫中的作用，對有效利用基因資源改良作物抗逆性具有重要意義。