[發明專利]一種花藥早期發育特異性表達啟動子及其應用

有效

• 申請號: 201610864361.X
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN106480026B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 秦跟基;楊琰;郭冬姝
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

本發明公布了一種花藥早期發育特異性表達啟動子及其應用。所述啟動子是水稻基因LOC_Os05g42240的啟動子，可以控制目的基因在植物花藥發育早期階段，包括花藥原基、絨氈層以及小孢子細胞中特異表達，可應用于植物育種和基因功能解析方面的研究。

技術領域

本發明屬于植物基因工程技術領域，具體涉及一種在水稻花藥早期發育階段特異性表達的高效啟動子序列及該啟動子在植物轉基因中的應用。

背景技術

水稻(Oryza sativa L.)是研究植物基因功能的單子葉模式作物，也是世界上最重要的糧食作物之一。然而，隨著人口數目的增長、耕地面積減少等一系列問題的產生，如何在單位水平內有效提高水稻的產量成為水稻育種中的一個長期研究目標。目前，雜種優勢的應用不僅能提高作物抵抗病蟲的能力，同時還能有效改善作物品質、提高作物的產量。

在雜種優勢的利用中，現有的人工創造的雄性不育的育性恢復和不育性的保持在方法上較繁瑣，而化學殺雄的方法則容易使植物受到毒害或造成環境破壞。為了克服這些方法的不足，利用基因工程構建雄性不育系的方法越來越受到科學家的重視。通過基因工程技術構建雄性不育依賴于調控植物雄蕊發育基因的發掘。被子植物的雄蕊主要包括花藥和花絲?；ㄋ幱啥扼w的四層孢子體細胞(表皮、內壁、中層以及絨氈層)和單倍體的配子體細胞組成。其中，最內層絨氈層細胞的發育對于小孢子的發育至關重要。調控雄蕊發育尤其是花藥中調控絨氈層及小孢子發育的相關基因表達不正常時，往往會導致花粉敗育。因此，這些相關基因的分子調控網絡研究，進一步為基因工程創造雄性不育系提供了分子基礎。

基因在細胞中的表達首先取決于其自身啟動子對其轉錄的啟動。在組織特異性啟動子的驅動下，基因的表達往往會被限定于相應的器官或組織中。利用這一特點，目的基因在花粉或花藥特異性啟動子的驅動下則能特定的在花粉或花藥組織中產生，從而調控基因的表達獲得雄性不育的植株。例如，早在90年代，科學家就通過將煙草花藥絨氈層特異表達啟動子TA29與基因Barnase融合，并將此融合載體轉化植物，分別在煙草和油菜中成功獲得了花粉敗育的轉基因植株(Mariani C,Beuckcleer MD,Turettner J,Leemans J,GoldberhRB.Induction of male sterility in plants by a chimaeric ribonucleasegene.Nature,1990,347:737-741)。隨后，利用TA29啟動子驅動基因Barnase轉化苜蓿后，也成功在苜蓿中獲得了雄性不育的植物(Rosellini D.,Pezzott M.,Veronesi F.,Characterization of transgenic male sterility in alfalfa.Euphytica,2001,118:313-319)。水稻中的一個亞鐵血紅素折疊蛋白OsHFP在水稻的花藥中表達，將其啟動子區域融合GUS報告基因對煙草進行轉基因后發現，GUS報告基因能在煙草的花藥中表達(Chattopadhyay T.,Roy S.,Maiti M.K.Spatio-temporal regulation of the OsHFPgene promoter establishes the involvement of this protein in rice anther development.Biochem.Biophys.Res.Commun.2012,426:280-285)。另外，將控制玉米雄性不育的基因ZmMs45的啟動子驅動RNA介導的沉默元件后，可以使植物出現育性降低的表型(Cigan A.M.,Haug-Collet K.,Clapp J.Transcriptional silencing of heterologousanther promoters in maize:a genetic method to replace detasseling for seedproduction.Plant Reprod.2014,27:109-120)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能在花藥發育早期階段特異性表達的植物內源啟動子序列及其應用。