[發(fā)明專利]一種水稻低溫誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)子Poscold10及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010618772.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111763672B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許蓉芳;李娟;秦瑞英;劉小雙;廖圣祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所
• 主分類號(hào): C12N15/113
• 分類號(hào): C12N15/113;C12N15/84;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 北京律譜知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11457
• 代理人: 黃云鐸

本發(fā)明提供一種植物低溫誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)子Poscold10及其應(yīng)用。本發(fā)明還提供了含有該啟動(dòng)子的表達(dá)盒、植物表達(dá)載體、宿主菌和轉(zhuǎn)化子。具體而言，本發(fā)明將上述啟動(dòng)子應(yīng)用在植物基因工程中。本發(fā)明提供的啟動(dòng)子能夠特異地驅(qū)動(dòng)外源基因在低溫條件下在植物中高強(qiáng)度表達(dá)。通過(guò)將本發(fā)明的啟動(dòng)子連接到待表達(dá)的基因并利用載體轉(zhuǎn)入到植物植株中，能夠在低溫條件下驅(qū)動(dòng)外源基因在植物的各個(gè)部位中表達(dá)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)和植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及一種植物低溫誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)子及其應(yīng)用，該啟動(dòng)子能夠在水稻轉(zhuǎn)基因調(diào)控體系中驅(qū)動(dòng)目標(biāo)基因在植株中表達(dá)。

背景技術(shù)

水稻是世界上重要的糧食作物之一，近年來(lái)由于氣候的厄爾尼諾現(xiàn)象，使水稻在生長(zhǎng)階段遭遇干旱或洪澇的極端氣候，嚴(yán)重影響了水稻的產(chǎn)量。通過(guò)植物基因工程的方法改良農(nóng)作物對(duì)極端氣候的抗性具有重要的應(yīng)用前景。啟動(dòng)子對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控啟示我們通過(guò)基因工程改變或添加啟動(dòng)子來(lái)激活抗逆基因的表達(dá)，提高農(nóng)作物的抗逆性。

低溫是植物遇到的一種常見(jiàn)的環(huán)境脅迫因子，對(duì)植物的影響廣泛而深刻，從種子萌發(fā)、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、生殖生長(zhǎng)到開(kāi)花結(jié)果的各個(gè)階段都受到其影響。另外，光合作用、呼吸作用、水分和營(yíng)養(yǎng)元素的吸收運(yùn)轉(zhuǎn)、各種酶的活性和有機(jī)物的轉(zhuǎn)化等生理生化代謝過(guò)程都受到低溫的影響，過(guò)低溫度或持續(xù)低于生長(zhǎng)最適溫度會(huì)對(duì)植物/作物生產(chǎn)造成重要影響并直接影響產(chǎn)量。每年全球因低溫傷害造成的農(nóng)作物損失高達(dá)數(shù)千億美元，因此如何克服低溫傷害，培育抗低溫的基因工程作物是作物分子設(shè)計(jì)育種的熱點(diǎn)問(wèn)題。

植物中存在著一個(gè)復(fù)雜的低溫脅迫信號(hào)應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。植物在受到低溫脅迫后能通過(guò)該系統(tǒng)進(jìn)行一系列的基因遺傳修飾，對(duì)自身的代謝和生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)以適應(yīng)該不利因素對(duì)其造成的影響。利用這一應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵基因，可以有效提高植物對(duì)低溫的耐受性。但目前基因工程操作中，多使用組成型啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)這些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)基因過(guò)表達(dá)，所獲轉(zhuǎn)基因植株雖然能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的低溫耐性，但組成型啟動(dòng)子帶來(lái)的不必要表達(dá)往往造成植株的矮小，發(fā)育延滯和物質(zhì)能量浪費(fèi)，不利于潛在的實(shí)際應(yīng)用推廣。因此，利用低溫誘導(dǎo)啟動(dòng)子，僅在低溫脅迫時(shí)激活關(guān)鍵調(diào)控基因，將是抗低溫基因工程改良的主要發(fā)展方向之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種驅(qū)動(dòng)外源基因在低溫誘導(dǎo)條件下表達(dá)的啟動(dòng)子、獲得含有該啟動(dòng)子序列的轉(zhuǎn)化子以及該啟動(dòng)子的應(yīng)用。其中，本文中所涉及的“植物”是指單子葉植物，例如水稻、小麥、玉米、大麥、高粱或燕麥，優(yōu)選為水稻。而且，本發(fā)明的啟動(dòng)子是高強(qiáng)度(或稱作是高誘導(dǎo)表達(dá)效率)的啟動(dòng)子。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種植物低溫誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)子，所述植物低溫誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)子包含序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列。序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列為來(lái)源于日本晴水稻(Oryza sativa L cv.Nipponbare)的水稻低溫誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)子，本文中稱為Poscold10或啟動(dòng)子Poscold10。具體而言，本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)日本晴水稻(Oryza sativa L cv.Nipponbare)LOC_Os12g05210基因上游包括轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)在內(nèi)的2100bp的DNA序列，具有驅(qū)動(dòng)目標(biāo)基因在低溫條件下特異性表達(dá)的功能，并且分離克隆、并鑒定了該DNA序列的功能。

優(yōu)選地，本發(fā)明提供的植物低溫誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)子的DNA序列為SEQ ID No:1所示的序列，即Poscold10或啟動(dòng)子Poscold10。

另一方面，本發(fā)明提供一種植物低溫誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)子，其DNA序列與SEQ ID No:1所示的DNA序列有至少80％同源性；或者，所述植物低溫誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)子為在SEQ ID No:1所示的DNA序列中添加、取代、插入或缺失一個(gè)或一個(gè)以上核苷酸生成的突變體或等位基因或衍生物；或者所述植物低溫誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)子具有與SEQ ID No:1所示的DNA序列雜交的產(chǎn)物。這些植物低溫誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)子序列與SEQ ID No:1所示的DNA序列具有相同功能，即驅(qū)動(dòng)目標(biāo)基因在植物中表達(dá)。

另一方面，本發(fā)明還提供一種包含上述植物低溫誘導(dǎo)表達(dá)啟動(dòng)子的表達(dá)盒。