[發明專利]一種脫落酸快速誘導啟動子及其應用

有效

• 申請號: 201611192302.9
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106754925B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 葛曉春;姚玲婭;黃蔚;程軒
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/82
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于基因工程技術領域，具體公開了一個受脫落酸（ABA）快速誘導的水稻啟動子pOsAPM1。該啟動子包含OsAPM1基因起始密碼子前2152個堿基的序列，具體為SEQ ID NO.1所示。該啟動子可用于驅動外源基因在氣孔及維管組織中特異性表達；還可以用于構建報告系統來指示體內ABA激素水平和分布狀況。該啟動子在科研和農業生產上均具有重要的應用價值，為水稻或其他糧食作物應對非生物脅迫如干旱、高鹽等的基因工程育種提供了定向表達基因的工具，同時也可用于科研上指示體內ABA水平。

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，具體涉及一個水稻OsAPM1基因啟動子及其應用，包括該水稻OsAPM1基因啟動子的克隆和活性分析，以及在植物轉基因工程技術和植物非生物脅迫以及ABA激素研究領域的應用。

背景技術

水稻是我國乃至全球最重要的糧食作物之一，在我國水稻的種植面積約占糧食作物面積的30%，產量接近糧食總產量的一半，而且我國人口2/3以上以水稻為主糧。轉基因技術是未來改造糧食作物抗逆性、增加糧食作物產量的關鍵技術，對此，我國政府給予了大力的支持，在2008年，我國啟動了轉基因生物新品種培育科技重大專項；2009年，國家將農作物育種列入國家戰略性新興產業規劃，因此基因工程技術必將在我國得到較大的發展。啟動子是調控基因表達水平的重要調控序列，在利用轉基因技術改良和培育水稻新品種中發揮不可或缺的作用。在干旱、高鹽等脅迫狀態下，通過啟動子驅動一些加快氣孔關閉、增強根系活力的基因表達，可以改善逆境下水稻的生長狀態，對于提高水稻的成活率以及改善逆境下的作物產量具有非常重要和直接的意義。實現這項技術的前提是發掘一批在逆境脅迫下具有特異活性的調控元件，也就是說尋找那些表達特征具有組織特異性的啟動子，以此作為轉基因工程載體構建的調控元件。研究發現，基因表達的時空特異性對植物的生長發育具有重要的影響，如果耐逆相關基因在正常生長條件下組成性表達，勢必會影響植物的生長狀況，比如會導致植物生長緩慢、發育遲緩等，因此，研究和探索時空特異性、脅迫誘導特異性的啟動子非常重要。脅迫誘導型啟動子，僅驅動目的基因在特定的脅迫誘導下在特定的組織中高表達，在基因工程技術中具有廣闊的應用前景。

植物與動物不一樣，由于其定殖性，不能通過移動來逃避不利環境，因此在自然界長期的選擇壓力下它們獲得了較強的耐受環境脅迫的能力。當脅迫刺激植物時，植物體內會接收、傳遞這些脅迫信號，誘發出多種響應機制，達到應對脅迫的目的。目前已經有大量的研究表明脫落酸（Abscisic acid, ABA）是一種重要的非生物脅迫激素，在植物應對外界干旱、高鹽、低溫等非生物脅迫時作為信號分子，誘發一系列生理、生化、發育水平的變化，以利于植物適應這些不利環境。有研究表明，在植物遭受干旱、高鹽等脅迫時，植物體內的ABA濃度會上升，ABA與細胞膜上的受體PYR\PYL\RCARs結合，在PP2Cs類蛋白磷酸酶以及SnRK2類蛋白激酶的作用下，通過調控下游相關基因的表達，從而調控氣孔開度、增加根系活力等，從而實現抵御干旱、高鹽等非生物脅迫，減少脅迫對植物生長、發育等的影響。因此，探索更多ABA特異誘導的誘導型啟動子，應用這些啟動子驅動目的基因特異地在干旱、高鹽等逆境下高表達，對于利用轉基因技術改良和培育農作物新品種、提高逆境條件下作物成活率以及產量具有非常重要的意義。

ABA激素對于植物正常發育過程以及抗非生物脅迫都非常重要，但是關于ABA水平的測定，目前還比較困難，通常研究人員通過高靈敏度的高壓液相色譜相關技術或者利用ABA抗體進行ELISA分析來進行測定，但這兩種技術均較為復雜，前者需要有昂貴的設備及配備分析領域的專業人員；后者則干擾因素較多。生長素的測定同樣復雜，但關于生長素的研究，目前較為廣泛的是使用報告載體。DR5啟動子是一個生長素響應的啟動子，DR5::GUS載體通過轉基因到植物體內后，通過GUS染色就可得知體內生長素的分布和相對水平。相比于生長素，關于ABA目前還沒有廣泛使用的類似于DR5::GUS的報告載體，構建一個可用于指示體內ABA水平的報告載體非常必要。