[發明專利]玉米營養器官特異性表達啟動子及其應用

在審

• 申請號: 202111361419.6
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114164212A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 柴文波;王軍;李洪濤;李淑芬;許瀚元;祝慶
• 申請（專利權）人: 連云港市農業科學院
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/29;C12N15/84;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 李德濺;李曉峰

本發明公開了一種玉米營養器官特異性表達啟動子及其應用，主要是采用PCR技術從玉米(Zea mays)B73自交系中分離得到一段全長2288bp的啟動子序列。將該啟動子替換雙元表達載體pCAMBIA1301上的CaMV35S啟動子，從而驅動下游GUS報告基因的表達。本發明進一步涉及將含有該玉米營養器官特異性表達啟動子的重組植物表達載體轉化水稻(中花11)驗證功能，確定該啟動子能驅動GUS基因在水稻的根、莖、葉表達，在胚，胚乳中不表達或者低表達。本發明的啟動子可用于轉基因工程中對植物代謝調控、生長、發育、抗病或抗逆等相關的研究。

技術領域

本發明涉及一種從植物中分離的啟動子，具體涉及一種玉米營養器官特異性表達啟動子及其應用。

背景技術

啟動子是RNA聚合酶識別、結合和轉錄的一段DNA序列，它含有RNA聚合酶特異性結合和轉錄起始所需的保守序列，稱為順式作用原件，這些順式作用原件可以與轉錄因子相結合從而調控基因的表達。根據啟動子作用的方式以及功能的不同可以將啟動子分為三種，主要包括組成型啟動子、組織或器官特異型啟動子和誘導型啟動子。組成型啟動子可以調控RNA和蛋白質的表達使其表達恒定在一定的水平上，不會因為不同的組織器官而發生改變。在植物轉基因工程中最常用的啟動子是組成型啟動子。單子葉植物中主要使用水稻的 Actin和玉米的Ubiquitin啟動子，在雙子葉植物中一般使用的是花椰菜花葉病毒(CaMV)35S 啟動子。誘導型啟動子在正常情況下不能驅動基因的表達，而在某些特定的條件下會顯著地提高基因的表達水平。誘導型啟動子中含有多種順式作用元件，可以根據植物的生長需要來有效的控制基因的表達。組織特異型啟動子是指一類僅在特定組織和器官中才能驅動基因表達的啟動子，通常含有一些特異性的調控元件。為了使外源基因在植物體內有效發揮作用, 同時減少其對植物的不利影響,人們對組織特異性表達啟動子的研究和應用越來越重視。

組織特異型啟動子發揮作用的位點一般存在于TATA-Box盒的上游，大小一般不超過 30bp。目前已經從植物中分離得到了不同類型的組織特異型啟動子，如棉花種子特異性表達啟動子LEA，玉米淀粉合成酶SSIIa是玉米胚乳特異性啟動子，馬鈴薯塊莖儲藏蛋白patatin 基因啟動子等。玉米營養器官特異性啟動子就是這類啟動子，可用于調控植株的表達系統，控制其只在營養器官中表達，也可以提高所需要元素的表達量。因此,利用植物營養器官特異性啟動子控制外源基因在植物中特異表達具有重要的理論和實踐意義。

玉米(Zea mays)是中國最大的糧食、飼料、能源和工業原料兼用的高產作物，研究玉米的相關基因對基因工程的發展具有重要的意義。從玉米中分離獲得玉米營養器官特異性表達的啟動子，利用啟動子的特異性表達可以提高目的基因在營養器官中的表達水平，從而對玉米進行分子改良或者生產具有特殊用途的新玉米品種，將在分子育種方面發揮重要的作用。該實驗克隆了玉米營養器官特異性表達啟動子，將其與帶有GUS報告基因的表達載體重組，利用農桿菌介導法轉化水稻，并用PCR和GUS組織化學染色鑒定，從而鑒定了P6的全長啟動子能驅動GUS基因在營養器官根莖葉中表達，而胚，胚乳等其它組織中低表達或者都不表達。

發明內容

本發明的目的是提供一種玉米營養器官特異性表達啟動子及其表達載體，以及啟動子和表達載體的用途。

為了實現上述目的，本發明通過如下技術方案實現：

本發明從玉米屬玉米(Zea mays L.)B73中克隆得到一種玉米營養器官特異性表達啟動子，將其命名為P6，該啟動子片段大小為2288bp，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本發明提供了玉米營養器官特異性表達啟動子在水稻營養器官特異性表達目的基因中的用途。具體為所述的啟動子用于在水稻根莖葉中大量表達目的基因，在胚和胚乳中少量甚至不表達。

包含上玉米營養器官特異性表達啟動子的生物材料也屬于本發明保護的范圍。

所述的生物材料為植物表達載體、表達盒、宿主細胞或宿主菌。