[發明專利]一種高鹽及衰老特異誘導啟動子、工程載體及應用

有效

• 申請號: 201811019051.3
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109112130B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 張增林;郭永峰;李偉;高曉明;徐萌萌
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院煙草研究所
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/82;A01H5/00;A01H5/12;A01H6/20
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 朱昀

本發明屬于基因工程技術領域，涉及一種高鹽及衰老特異誘導啟動子、工程載體及應用，所述啟動子如SEQ ID NO:1的核苷酸序列所示，該工程載體具有啟動子序列，其核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示。本發明構建了SIS1啟動子驅動IPT1基因表達載體，實現了IPT1基因在高鹽條件下及葉片衰老時期特異高表達，一方面抑制了葉片在高鹽條件加速衰老的進程；另外，又抑制了植物因年齡造成的衰老進程，即可以實現抵御高鹽促進衰老的過程又使植物正常條件下延緩衰老。本發明可廣泛用于植物IPT1基因表達抑制的相關理論以及植物抵御高鹽、抑制衰老等應用研究。

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，涉及一種植物葉片相關特性具有誘導的啟動子及工程載體，具體涉及一種高鹽及衰老特異誘導啟動子、工程載體及應用。

背景技術

植物生來具有被土壤固著的特性，因此，在植物的生命周期中不可避免會遭受來自環境的各種脅迫，如異常溫度，病蟲害等，其中高鹽危害是影響作物產量、品質的主要危害之一；如何提高作物抗鹽能力是眾多農藝學家的奮斗目標。

高鹽會加速植物葉片衰老進程，葉片早衰導致葉綠素降解加快，光合效率顯著降低，有機物合成能力明顯下降，抵御病蟲害的能力下降，最終導致作物減產，品質降低。植物相應鹽脅迫可以理解為植物對鹽感應到對鹽響應的轉變，葉片衰老是植物處于高鹽脅迫中產生不良反應的關鍵環節。因此，使植物能夠有效抵抗高鹽造成的早衰，是農業生產中提高產量、品質的有效手段之一。

發明內容

根據以上現有技術的不足，本發明提供一種高鹽及衰老特異誘導啟動子、工程載體及應用，使植物具有抵抗高鹽及衰老的特性。

目前的研究主要集中的對鹽感應的機理上，通過研究植物如何感應鹽進而發現抗鹽途徑。而在本發明中，申請人將研究的方向放在了植物抵御高鹽脅迫集中在植物對鹽響應的步驟上，既然高鹽導致植物降低產量和品質的原因之一是葉片的早衰，很容易理解，如果有能力在高鹽條件下可以使葉片衰老延緩，抵抗高鹽所帶來的加速葉片衰老的效果，從這個角度也可使植物具備抗鹽能力。一批參與葉片衰老和抗性相關的基因已經被研究，如JUB1,VNI2,NTL4等等，這些基因中多數是在高鹽條件下表達升高，但同時又會加速葉片衰老。因此，申請人的策略是利用高鹽和葉片衰老誘導的啟動子，通過重組技術，將高鹽及葉片衰老的啟動子與葉片衰老負調控因子(過量表達時，會抑制葉片衰老)組裝成新的核酸元件。

申請人發現了一個轉錄水平同時被高鹽和衰老上調表達的基因SIS1基因(AT5G02020),該基因功能尚未被研究；通過PCR手段克隆到該基因的793bp啟動子，對該啟動子進行了表達分析，通過Qrt-PCR,gus及LUC鑒定，發現該啟動子可以被高鹽和衰老同時特異誘導的；因此，申請人制備了以該啟動子序列為基礎骨架的工程載體；利用該工程載體，將細胞分裂素合成關鍵酶編碼基因IPT1(AT1G68460)重組到該載體中，形成了SIS1啟動子驅動的IPT1基因表達；由于SIS1啟動子特異的被高鹽和衰老誘導，因此，IPT1基因能夠在高鹽和葉片衰老時期特異表達，已有報道，不同作物中IPT過表達可以延緩葉片衰老；因此，在擬南芥中實現了特異抵抗高鹽及年齡誘導的衰老過程。

如上文所述，本發明所述的一種高鹽及衰老特異誘導啟動子，其特征在于：所述啟動子如SEQIDNO:1的核苷酸序列所示。

優選的，所述啟動子含有一段5’UTR序列，位于序列的592位～793位。在后續啟動子應用中，為了保證SIS1啟動子的驅動效果，在工程載體構建中包含這段5’UTR序列

優選的，所述啟動子具有兩個真核生物啟動子核心元件TATA-box，分別位于序列的561位～564位和582位～585位。