[發明專利]根系特異表達GmEXPB2啟動子及不同區段的分離與應用

有效

• 申請號: 201810598851.9
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108841824B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李欣欣;廖紅;楊昭君;賴葉林
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/82;A01H5/00;A01H5/06;A01H6/54
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明提供了根系特異表達GmEXPB2啟動子及不同區段的分離與應用，具體公開的是根系特異表達GmEXPB2啟動子中低磷誘導區段的分離、鑒定及其應用，其基本序列如SEQ ID NO.1所示，本發明提供了一種低磷誘導型啟動子，可利用基因工程手段來代替組成型啟動子，利用遺傳轉化技術將其導入到植物基因組中，可實現對目標基因的定向調控。發明人的結果將為低磷脅迫生理與分子機制的理論研究及養分高效分子育種提供重要的候選基因資源，對提高作物低磷適應性的高產高效農業具有重要的指導和實踐意義。

技術領域

本發明屬于基因工程領域，具體涉及根系特異表達GmEXPB2啟動子及不同區段的分離與應用。

背景技術

磷是核酸和磷脂的重要組成成分，并在植物生長發育進程中參與能量代謝、酶促反應、光合作用及糖代謝等生理過程，是植物不可或缺的大量營養元素之一 (Marschner,1995)。然而，土壤中的磷擴散系數低，難以移動且易被土壤中的金屬離子固定成為難溶態磷，因此，土壤缺磷往往是限制植物生長的主要因素之一 (Raghothama, 1999; Smith etal., 2003)。植物在長期的進化過程中，會形成一系列適應低磷脅迫的機制。其中，根系形態構型的改變，能夠影響根系與土壤養分的接觸面積，進而影響根系對土壤磷的吸收(Lynch, 1995; Bates and Lynch, 2001)。

植物根構型對低磷脅迫的適應性變化受到相關基因的調控 (Niu et al.,2013)。隨著植物基因組測序的完成，結合現代分子生物學技術手段，一些參與調控根構型及低磷響應的關鍵基因被克隆和分析。PTF是一類編碼bHLH類蛋白的轉錄因子。低磷脅迫能夠誘導水稻OsPTF1及玉米ZmPTF1基因在根部中的表達，且在水稻和玉米中分別過量表達這兩個基因均能促進根系發育，增加根系干重及生物量，從而提高磷效率 (Yi et al.,2005; Li et al., 2011)。在大豆中，利用低磷誘導、根系特異的縮減雜交文庫，克隆了一個細胞壁擴張蛋白，GmEXPB2，該基因，主要受低磷誘導，在根系中高度表達。利用異源轉化擬南芥及大豆整株轉化的功能研究發現，過量表達GmEXPB2均能促進擬南芥及大豆的主根和側根發育，提高磷效率而增加植株生物量 (Guo et al., 2008; Guo et al., 2011;Zhou et al., 2014)。此外，最新研究也表明，GmEXPB2通過改變根構型，增加根毛數目而增加根瘤菌與根系的接觸面積，進一步促進了高、低磷條件下的大豆結瘤 (Li et al.,2015)。所以，GmEXPB2通過改變根形態構型及細胞發育進程，協同調控了大豆氮、磷效率。

綜上可知，根系特異的GmEXPB2基因受低磷調控，在提高大豆氮、磷營養效率方面起著重要作用。然而，關于其受低磷調控機制還未見報道。啟動子能控制基因表達的起始時間和表達的程度，包含核心啟動子區域和調控區域，就像“開關”，決定基因的活動。在未來植物基因工程研究中，為更有效的發揮外源基因作用同時避免其對不同組織及環境產生副作用，研究組織特異性表達和誘導型啟動子已成為現代分子生物學研究的熱點之一。因此，挖掘GmEXPB2的啟動子區段及其對低磷的表達響應，對解析植株適應低磷脅迫的調控機理具有重要意義。同時，為植物通過改變根構型提高低磷適應性的研究提供可應用的啟動子參考序列，以及為創建磷高效新材料提供理論依據。

發明內容

基于上述研究背景，本發明提供了根系特異表達GmEXPB2啟動子及不同區段的分離與應用，通過對大豆擴張蛋白基因GmEXPB2啟動子區段化并構建雙元表達載體，利用轉基因復合植株分析在高、低磷條件下不同區段啟動子的表達。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：