[發(fā)明專利]一種植物花藥特異性啟動子PCHF15及其應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106434673B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃培勁;張維;吳春瑜;陳思蘭;吳永忠
• 申請（專利權(quán)）人: 海南波蓮水稻基因科技有限公司
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/11;C12N15/82;A01H5/02
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 王文君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基因工程與分子生物學(xué)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種植物花藥特異性啟動子PCHF15及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

植物基因主要是在轉(zhuǎn)錄水平上進行調(diào)控，是在多種順式作用元件和反式作用因子間相互協(xié)調(diào)作用。啟動子是植物基因轉(zhuǎn)錄中重要調(diào)控元件，一般位于結(jié)構(gòu)基因5′端上游區(qū)，是RNA聚合酶及一些反式作用因子識別與結(jié)合位點。啟動子是基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控中心，深入研究啟動子既有利于掌握控制基因轉(zhuǎn)錄模式以及調(diào)控機制，又有助于外源基因表達的調(diào)控。啟動子主要有兩個區(qū)域，分別為核心啟動子區(qū)與轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)。核心啟動子區(qū)是轉(zhuǎn)錄起始的最短啟動子片段，一般為40nt，包含核心啟動子元件，是一段被RNA聚合酶家族I、II和III識別和結(jié)合的DNA序列。此區(qū)域包含一些重要的功能元件，能夠準確的定位轉(zhuǎn)錄起點及方向，是基因調(diào)控的關(guān)鍵基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域位于核心啟動子的上游(或下游)，可與特異的轉(zhuǎn)錄因子相結(jié)合從而對轉(zhuǎn)錄的時空、強弱起調(diào)控作用，如增強子和沉默子等。

核心啟動子經(jīng)典保守序列有以下四種：1)轉(zhuǎn)錄起始位點(initiator,Inr)，通常位于翻譯起始密碼子(AUG)上游-40到-70bp處。轉(zhuǎn)錄起始位點并無十分嚴格的同源順序，常見的保守序列是處于+1的A和+3的T。TFIID和TFII-I等轉(zhuǎn)錄因子可識別轉(zhuǎn)錄起始位點并啟動轉(zhuǎn)錄。2)TATA box，是核心元件，是RNA聚合酶II的識別位點，也是與一些反式作用因子結(jié)合的位點之一。植物啟動子的TATA box一般位于轉(zhuǎn)錄起始點上游32±7bp處，其保守序列為5’T₃₇C₄₂A₃₈C₄₇T₉₆A₉₇T₉₀A₉₄T₅₃A₉₅T₆₃A₇₁G₄₁ 3’。TATA box的方向不決定轉(zhuǎn)錄的方向。TATA box的功能是依賴它所在位置相對于起始位點的位置，堿基的置換會使最小啟動子失活。因此，TATA box必需依賴RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄，通過與轉(zhuǎn)錄因子TFIID的識別結(jié)合而決定RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄的位點，形成前轉(zhuǎn)錄復(fù)合物并起動轉(zhuǎn)錄，并調(diào)控上游激活蛋白。3)CAAT box，是一種增強轉(zhuǎn)錄的元件。一般位于轉(zhuǎn)錄起始點的-75bp附近，其保守序列為GGC/TCAATCT。CAAT box與順式調(diào)控元件有著協(xié)同作用，對基因轉(zhuǎn)錄有較強的激活作用，控制著轉(zhuǎn)錄起始的頻率。4)GC box，通常位于轉(zhuǎn)錄起始點的-90bp附近，其保守序列為GGGCGG，可有多個拷貝，須與轉(zhuǎn)錄因子SP1互作才能促進基因轉(zhuǎn)錄。

啟動子具有如下特征：1)序列特異性。啟動子含有保守的序列框，序列框中堿基的變化會影響轉(zhuǎn)錄水平。2)方向特異性。啟動子是一種有方向性的順式調(diào)控因子，分單向啟動子和雙向啟動子兩類。3)位置特異性。啟動子一般位于基因編碼區(qū)或功能區(qū)的上游。4)種屬特異性。不同物種具有不同類型的啟動子。5)功能特異性。不同組織和不同生化途徑具有不同類型的啟動子。

啟動子按其表達方式可分為三類：組成型啟動子、誘導(dǎo)型啟動子和組織特異性啟動子。組成型啟動子是能夠在所有組織中都能啟動基因表達，所啟動的基因具有時空持續(xù)性和表達量恒定性，但不表現(xiàn)時空特異性。大多數(shù)組成型啟動子中存在六聚體TGACTG，位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游100bp左右，并往往重復(fù)出現(xiàn)。組成型啟動子在植物基因工程中常作為表達載體。誘導(dǎo)型啟動子能在某些物理或化學(xué)信號的誘導(dǎo)下啟動基因表達，或可以大幅度地提高基因的轉(zhuǎn)錄水平。它們具增強子、沉默子或類似功能的序列結(jié)構(gòu)，并有明顯的專一性。一部分誘導(dǎo)型啟動子同時具組織特異性，該類啟動子常以誘導(dǎo)信號命名，如光誘導(dǎo)啟動子、熱誘導(dǎo)啟動子、低溫誘導(dǎo)啟動子、干旱誘導(dǎo)啟動子、創(chuàng)傷誘導(dǎo)啟動子、激素誘導(dǎo)啟動子等。組織特異性表達啟動子只在某種細胞、組織或者器官中啟動基因表達，組織特異性表達啟動子不僅能使目的基因在一定細胞、組織或器官中積累表達產(chǎn)物，增加局部表達量，同時還可以避免植物營養(yǎng)的不必要浪費。組織特異型啟動子不僅具有一般啟動子的結(jié)構(gòu)，還存在幾種控制組織特異性表達的元件，其結(jié)構(gòu)上通常存在組織特異性增強子和沉默子，因而調(diào)控基因在特定的組織或器官中的轉(zhuǎn)錄水平。這些啟動子還往往表現(xiàn)出化學(xué)物理信號誘導(dǎo)性，還受到組織細胞生理狀態(tài)以及發(fā)育階段的影響。這種類型的啟動子有根特異性啟動子、維管束特異性啟動子、莖桿和葉片特異性啟動子、花特異性啟動子、種子和果實特異性啟動子等。