[發明專利]一種在水稻花粉中特異表達的啟動子PCHF45及其應用

有效

• 申請號: 201910343747.X
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110055252B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 黃培勁;龍湍;吳春瑜;張維;劉昊;吳永忠;曾翔;李新鵬;安保光
• 申請（專利權）人: 海南波蓮水稻基因科技有限公司
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/84;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;陳征

本發明公開了一種在水稻花粉中特異表達的啟動子PCHF45及其應用，涉及基因工程與分子生物學領域。本發明啟動子PCHF45具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，本發明進一步提供含有啟動子PCHF45的表達載體、基因表達盒、工程菌或細胞系。本發明還提供了擴增花粉特異性啟動子的引物對。本發明的花粉特異啟動子為水稻內源基因，對水稻基因工程十分有利，能夠驅動外源基因在花粉中特異性表達且表達水平精確，提供了驅動外源基因在水稻花粉中特異性表達的新方法。

技術領域

本發明涉及基因工程領域，具體地說，涉及水稻花粉特異性啟動子PCHF45及其應用。

背景技術

轉錄調控是植物基因表達調控的主要形式之一，由順式作用元件和反式作用因子協調完成。啟動子是植物基因轉錄調控中最重要順式元件之一，一般位于基因5′端上游區，是RNA聚合酶及一些反式作用因子的識別與結合位點。啟動子主要包含核心啟動子區與轉錄調控區兩個功能區。核心啟動子區是啟動轉錄的最短啟動子片段，一般為40nt，是一段被RNA聚合酶家族I、II和III識別和結合的DNA序列。此區域包含一些重要的功能元件，能夠準確的定位轉錄起點及方向，是基因表達調控的基礎。轉錄調控區域位于核心啟動子的上游(或下游)，可與特異的轉錄因子相結合從而對轉錄的時空和強弱起調控作用，如增強子和沉默子等。深入研究啟動子的表達模式既有利于理解基因的表達調控機制和生物學功能，又有助于控制外源基因的表達。

啟動子按其表達方式可分為組成型啟動子、誘導型啟動子和時空特異型啟動子等三類。組成型啟動子能在所有或大多數組織中啟動基因轉錄，使基因表達具有時空持續性和表達量恒定性。煙草花葉病毒的35S啟動子，水稻的Actin啟動子以及玉米的Ubiquitin啟動子都屬于組成型啟動子。組成型啟動子廣泛應用于植物的基因工程研究中，用于目標基因，如抗蟲和抗除草劑基因的超表達。誘導型啟動子能在某些物理或化學信號的刺激下啟動或大幅提高基因表達。它們具增強子、沉默子或類似功能的序列結構，并有明顯的專一性。誘導型啟動子根據誘導信號的不同可以分為光誘導啟動子、熱誘導啟動子、低溫誘導啟動子、干旱誘導啟動子、創傷誘導啟動子、激素誘導啟動子等。時空特異型啟動子只在特定的生長階段或部位中啟動基因表達。組織特異性啟動子是時空特異型啟動子的一種，只在特定細胞、組織或器官中啟動表達。在植物的遺傳轉化中運用組織特異表達的啟動子控制目標基因的表達能更有效的避免使用組成型啟動子帶來的潛在副作用，如能減少組成型表達增加的代謝負擔，降低轉基因食品安全風險及對與環境的不良影響，以及重復使用相同啟動子引發的基因沉默等。目前已開發的水稻組織特異啟動子的種類多種多樣，在根、莖、葉、種子和果實等幾乎各種組織中都發現了有組織特異性表達的啟動子。

雄性不育是雜種優勢利用的基礎，是雜交水稻產業的核心技術，研究水稻育性調控的機理具有重要的理論和實踐意義。花藥是水稻產生成熟雄配子體(即花粉或小孢子)的器官。在花藥發育的早期階段，存在一種原生造孢細胞，該細胞經過一系列分裂和分化，產生絨氈層和花粉母細胞。絨氈層為雄配子體的發育提供營養，包括各種酶類和非酶類蛋白質，并參與花粉外壁的合成?；ǚ勰讣毎麆t進行減數分裂，產生四分體。四分體中的單細胞經絨氈層分泌胼胝酶的作用分離產生單倍體小孢子體。單倍體小孢子體進一步發育，到晚期時形成中央大液泡。中央大液泡將細胞核排擠到細胞邊緣(稱為單核靠邊期)，形成細胞極性。這種細胞極性促進小孢子體進行一次不均等有絲分裂，產生一個大的營養細胞和一個小的生殖細胞。小的生殖細胞被完全包含在大的營養細胞內，形成細胞中細胞的特異現象。生殖細胞接著進行第二次有絲分裂，產生兩個精細胞，形成成熟的花粉粒。因此，篩選和確定水稻花粉特異啟動子將為水稻的基因工程，特別是在育性調控和轉基因漂移防控等方面提供新的選擇。

發明內容

本發明的目的是提供一種植物花粉特異性啟動子及其應用。

本發明提供的一種植物花粉特異性啟動子PCHF45，其為具有：

1)SEQ ID No：1所示的核苷酸序列，