[發明專利]一種特異性調控水稻CYP78A11基因表達的方法及植物轉化載體

有效

• 申請號: 202110184539.7
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112813074B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 張先文;項雅琴;于小星;林朝陽;沈志成
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;李世玉

本發明公開了一種一種特異性調控水稻CYP78A11基因表達的方法及植物轉化載體，所述方法是通過增強子和啟動子共同調控CYP78A11基因表達，從而提高作物產量；所述增強子核苷酸序列包括SEQ ID NO:4或SEQ ID NO:5所示；所述啟動子為CYP78A11基因自身啟動子或者具有相似功能的啟動子。本發明提供一種全新的CYP78A11基因表達調控方法及其在玉米上的應用，通過在玉米中合適的過表達CYP78A11基因，提高玉米的株高和生長勢，進而提高玉米的生物量達到5％?50％，并最終實現玉米增產5％?30％，為提高玉米產量提供了新的思路和方法。

(一)技術領域

本發明涉及一種特異性調控水稻CYP78A11基因表達的方法，該方法可以應用于提高玉米產量，特別涉及一種利用特異性調控CYP78A11基因表達提高玉米產量的方法，利用該方法可以合理調控玉米的株高、粒重、生長勢等產量相關性狀，達到增加產量的目的。

(二)背景技術

基因表達的調控對植物的生長發育和農藝性狀非常重要。基因其表達量、表達時間及其表達的位置改變都會對植物的生長發育造成影響。而人們可以通過研究來選擇某一個功能基因的適合的表達調控方法，達到改良植物性狀，提高產量的目的。例如有研究者從16個棉花纖維或胚珠相關啟動子中篩選出5個待選啟動子，通過構建植物表達載體和后期的性狀分析，篩選到啟動子FBP7，通過利用FBP7介導IAA合成酶在棉花胚珠中表達，可以使棉花產量提高15％以上(Zhang M et al..(2011)Nat Biotechnol 29,453–458)。

植物基因表達調控是一個非常復雜的過程，表達調控的方式也很多，包括轉錄調控、轉錄后調控和翻譯調控等。啟動子是位于結構基因5'端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準確的結合并具有轉錄起始的特異性，是調控基因表達的重要元件。Potenza等的綜述詳細介紹和總結了有關啟動子的研究(Potenza et al(2004)In VitroCell Dev Biol-Plant,40:1-22)。啟動子主要包括組成型表達的啟動子、組織特別表達啟動子、可以誘導表達的啟動子等。組成型啟動子，例如花椰菜花葉病毒的CaMV 35S啟動子(Terada and Shimamoto,(1990)MolecularGeneral Genetics,220:389-392)，水稻的actin 1啟動子(Mcelroy et al.,(1990)The Plant Cell,2:163-171)；組織特異的啟動子，例如STM特異啟動子(U.S.Pat.No.5880330)，ARSK1根特異表達啟動子(United StatesPatent Application 20040067506)，AP1花分生組織啟動子(Sasaki,Katsutomo,et al.(2011)Plant biotechnology,28:181-188)；誘導型啟動子，如RBCS1啟動子和擬南芥rd29A啟動子(張春曉等.(2004).植物基因啟動子研究進展.遺傳學報,031(012),1455-1464.)。增強子是調控基因表達的另外一個重要元件。增強子是DNA上一小段可與蛋白質結合的區域，與蛋白質結合之后，基因的轉錄作用將會加強。但是不同增強子的增強效果也有非常大的差異，從增加幾倍到增強幾千倍不等。

CYP78A是P450家族的一個亞族，具有重要的功能(Bak et al.,(2011)TheArabidopsis Book/American Society of Plant Biologists,9:e0144)。植物CYP78A基因中，功能研究展開的比較早的是玉米中的CYP78A基因CYP78A1。該基因主要在發育的花序中表達，可能參與脂肪酸的代謝，但由于沒有對應的突變體，CYP78A1在玉米中的具體功能尚不清楚(Imaishi et al.(2000)Biosci Biotech Bioch,64:1696-1701)。Kazumaru等的研究表明，水稻中的CYP78A基因CYP78A11具有調控水稻葉原基生長發育和營養生長期長短的功能(Miyoshi,K.et al.(2004)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,101(3),875-880.)。