[發明專利]一種在水稻幼穗特異表達的啟動子及其應用

有效

• 申請號: 201710408952.0
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107142261B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 方中明;黃瑋婷
• 申請（專利權）人: 武漢生物工程學院
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46;C12Q1/6895
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭勁松

本發明公開了一種在水稻幼穗特異表達的啟動子及其應用。屬于植物基因工程領域。提供了一種從水稻中克隆得到的OsGS1.3基因的啟動子，其DNA序列如SEQ ID No.1所示。本發明通過此啟動子構建了啟動子?GUS轉基因植株，經過GUS表達活性檢測發現，該啟動子是一中在水稻幼穗中特異表達的啟動子，能夠啟動下游基因在水稻幼穗中特異性表達。將其應用于轉基因工程中，可在水稻生殖生長階段促進葉片營養物質由葉片通過莖桿向穗部的再分配，促進種子灌漿結實，也可以使其他目的基因的表達產物特異的在穗部積累，增加局部表達量，因此在轉基因工程中有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域，具體涉及一種在水稻幼穗特異表達的啟動子及其應用。

背景技術

在植物生長所需各種大量元素中，氮素是植物生長中需求量最大且起著制約作用的重要元素，是限制植物生長和植物產量的首要因素，同時，氮素也是生態系統中最常見的限制性因子[劇成欣，張耗，王志琴，等．水稻高產和氮肥高效利用研究進展[J]．中國稻米，2013，19：16-21.]。適當增加氮肥施用量是使作物獲得高產的主要措施之一，然而氮肥利用率低以及隨著人們大量的施用氮肥，造成大量氮素的損失，由于其對大氣和水體的排放，對環境帶來了一系列令人堪憂的問題，繼而對生態平衡造成不同程度的破壞。因而，提高農作物對氮素的吸收和再利用效率，不僅可以為今后的研究提供理論依據，對提高農作物產量和減少生態環境的污染也具有重要意義。

在高等植物中，土壤中的無機氮通過谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶（GOGAT）轉化為有機氮。GS催化NH₄⁺與谷氨酸（Glu）產生谷氨酰胺（Gln）；GOGAT將Gln的酰胺基轉移至α-酮戊二酸（2-OG），隨后產生Glu [Temple S J, Vance C P, Gantt J S.Glutamate synthase and nitrogen assimilation[J]. Trends in Plant Science,1998, 3：51-56.]。Gln然后用作有機氮化合物如氨基酸，核苷酸和葉綠素的生物合成的氮供體之一，因此，GS酶可能是植物氮代謝關鍵因素。細胞質GS1在根中的初級氮同化中起重要作用，GS2在通過植物光呼吸釋放的NH₄⁺再吸收中起重要作用[馮萬軍, 邢國芳, 牛旭龍,等. 植物谷氨酰胺合成酶研究進展及其應用前景[J]. 生物工程學報, 2015, 31：1301-1312.]。

水稻GS1有3個同源基因分別是OsGS1.1，OsGS1.2和OsGS1.3。Tabuchi等研究發現在水稻中的OsGS1.1在所有器官即根、葉片、葉鞘和小穗中表達，在營養階段葉片中表達較高。而OsGS1.2所有器官均檢測到轉錄產物，幼苗期根系表達量較高[Tabuchi M, YamayaT. Assimilation of ammonium ions and reutilization of nitrogen in rice (Oryzasativa L.)[J]. Journal of Experimental Botany, 2007, 58：2319-2327.]。OsGS1.3的時空表達特異性并不清楚。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種在水稻幼穗特異表達的OsGS1.3基因的啟動子，該啟動子應用于轉基因工程中，有良好的應用前景。

本發明的第一方面，提供一種在水稻幼穗特異表達的OsGS1.3基因的啟動子，其具有：i）SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；或ii）SEQ ID NO.1所示核苷酸序列經取代、缺失和/或添加一個或幾個核苷酸且同等功能的由i）衍生的核苷酸序列。