[發明專利]甘藍型油菜根特異性啟動子pBn21194及其應用

有效

• 申請號: 201710976533.7
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107488664B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 華瑋;胡志勇;張亮
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院油料作物研究所
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/84;A01H5/06;C12N15/11;A01H6/20
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 江麗麗;王敏鋒

本發明公開了一種甘藍型油菜根特異性啟動子pBn21194及其應用。從甘藍型油菜中克隆了基因Bn21194的啟動子，構建植物表達載體pBI121?pBn21194，采用農桿菌介導的花序浸染法轉化擬南芥，對篩選的陽性轉基因株系進行GUS組織化學法染色，結果表明：pBn21194具有驅動下游基因在根中的特異表達，而在其他組織器官不表達的功能。該啟動子在油菜轉基因提高作物抗性、營養品質方面和人工創建種質資源等方面，具有良好的應用潛力。

技術領域

本發明屬于植物基因工程和生物技術領域，具體涉及一種甘藍型油菜Bn21194基因的啟動子，命名為pBn21194(以下相同)，該啟動子可用于擬南芥根特異性表達。

背景技術

植物基因啟動子是位于結構基因5’端上游區域，含有順式作用元件的一段DNA序列，其在基因的表達調控中起著關鍵作用：決定下游基因轉錄的特異性、方向和效率。此外，啟動子在構建能夠高水平表達異源表達載體的過程中起到關鍵作用，它決定了外源基因表達的時空順序、表達強度、轉錄效率和基因的表達水平。所以，研究啟動子的功能對于基因表達調控機制和日漸成熟的植物基因工程具有非常重要的科學意義。

通過對多種植物基因啟動子區的分析發現，絕大多數功能蛋白基因的啟動子都具有共同的結構模式，一般由啟動子核心元件和上游元件組成。位于轉錄起始位點上游-20～-30bp處的TATA box為啟動子的核心元件，是富含有AT的保守序列區，與DNA(脫氧核糖核酸)雙鏈的解鏈有關，并決定轉錄起始點的選擇，是絕大多數植物啟動子正確表達所必需的。TATA box上游的保守序列稱為啟動子上游元件，包括-75bp處的CAAT box和-80～-110bp附近的GC box等一般上游啟動子元件及其他特殊的上游元件，如茉莉酸類物質應答元件(JRE)、乙烯響應元件(ERE)等元件(張春曉,王文棋,蔣湘寧,等.植物基因啟動子研究進展[J].遺傳學報,2004,31(12):1455-1464；路靜,趙華燕,何奕昆,等.高等植物啟動子及其應用研究進展[J].自然科學進展,2004,8:002.)。其中，CAAT box是比較保守的序列，與RNA(核糖核酸)聚合酶的識別和結合有關，對基因轉錄具有較強的激活作用。只要具有了這些保守的結構框，那么就可以具有響應的啟動下游基因表達的功能。

根據啟動子的轉錄模式可將其分為3類：組成型啟動子、組織或器官特異性啟動子和誘導型啟動子。

組成型啟動子驅動的外源基因在轉基因植物中的所有發育時期和組織中穩定表達。對許多雙子葉植物的轉化，通常都使用來自花椰菜病毒(CaMV)的35S啟動子或來自細菌的胭脂氨酸合成酶nos啟動子的質粒載體，而在單子葉植物轉化中最常用的是含有水稻肌動蛋白Act啟動子，玉米泛素Ubi啟動子及35S啟動子的質粒載體(關麗英,劉祥林,印莉萍.轉基因植物中外源基因的有效表達及其安全性評價[J].首都師范大學學報:自然科學版,2002,23(2):52-56)。

但是很多時候外源基因在受體植物中的高效表達不僅造成生物體內能源的浪費，而且所有組織中的表達可能對植物本身具有毒害作用，甚至引起轉基因安全問題(ShirongJ.Environment and Food Biosafety Assessment of Transgenic Plants[J].PROGRESSIN BIOTECHNOLOGY,1997,6)。因此，誘導型啟動子和組織特異性啟動子的研究和應用日益受到育種工作者的重視。在轉基因植物中鑒定的誘導型啟動子主要包括非生物脅迫誘導型啟動子、生物脅迫誘導型啟動子和激素誘導型啟動子等(聶麗娜,夏蘭琴,徐兆師,等.植物基因啟動子的克隆及其功能研究進展[J].植物遺傳資源學報,2008,9(3):385-391)。但是誘導型啟動子的應用也具有一定的限制，對受體植物進行的外在條件處理，如熱激，激素處理等可能引起生物體內一系列的生理生化反映而不利于植株的正常生長。此外，化學調控系統中用作誘導物的甲基脫氫皮質醇、雌二醇和四環素都對生態環境有害，不宜用于生產實踐。