[发明专利]一种水稻根毛发育控制基因OsRHL1的启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体的说，本发明涉及克隆水稻OsRHL1(rice roothairless 1)基因编码区的上游启动子序列，以及该上游启动子的用途。

背景技术

根系是植物吸收水分、养分的重要器官，而根毛又是植物根系功能区段生理活性界面的重要组成部分。植物根尖的结构包括四部分：根冠、分生区、伸长区和成熟区。在分生区根毛细胞与非根毛细胞开始出现形态差异；到了伸长区根毛开始形成；在成熟区生毛细胞成熟并完全分化，根毛生长并达到成熟(Dolan et al.，1993)。根毛是根表皮细胞上的一些管状突起，根毛发育过程大致可以划分为表皮细胞特异化、起始、尖端生长和成熟4个阶段(Gilroy and Jones，2000)。

根毛的存在可有效扩大表皮细胞与根际土壤的接触面积，有利于提高根系吸收土壤中水分和矿质营养的效率以及与土壤微生物的互作(Grierson and Schiefelbein，2002)。近年来植物根毛发生发育及养分吸收的研究取得了较大的进展。目前的研究主要是基于双子叶模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)的根毛相关突变体展开的，而以水稻(Oryzasativa)为模式植物的禾本科作物的根毛发生机制研究较少。

采用遗传转化技术是利用优良基因(尤其是外源基因)改良物种的一条重要途径。通过遗传转化技术改良物种除需要优良基因资源外，还需要适用于目标基因在最佳状态下发挥功能的启动子。国际国内可供选择用于农作物性状改良的功能基因的数量逐渐在增加。但是与之相比，可供选择的启动子数量和种类却非常有限，尤其缺乏适用于改良农作物性状的启动子。启动子已经成为采用遗传转化技术改良物种的瓶颈之一。目前国际国内用于农作物遗传转化的启动子主要是玉米泛素(ubiquitin)基因启动子、水稻肌动蛋白(actin)基因启动子、病毒35S等组成型表达启动子。它们调控目标基因在所有组织中都表达，而且没有时空限制。用这些启动子调控目标基因表达时，由于大量目标蛋白在不需要的细胞中出现，往往容易造成物种形态和生理功能异常。虽然国际上也有少量特异启动子分离克隆的报道，但是涉及的农作物的种类很少，数量非常有限，而且我们不具有知识产权，将受限于生产应用。

OsRHL1(Wona Ding et al.，2009)在专利申请号为200910095888.0的发明《一种水稻根毛控制基因OsRH L1》曾明确告知该基因编码的蛋白在根毛发育调控上的功能。

上文中的参考文件具体如下：

1、Dolan，L.，Janmaat，K.，Willemsen，V.，Linstead，P.，Poethig，S.，Roberts，K.，Scheres，B.(1993).拟南芥的根细胞组织体系。《发育》119：71-84

2、Gilroy，S.，and Jones，D.L.(2000).从根毛发育的形态到养分吸收的功能。《植物科学发展趋势》5，56-60.

3、Grierson，C.，and Schiefelbein，J.(2002).根毛。《拟南芥》

4、Hiei，Y.，Ohta，S.，Komari，T.and Kumashiro，T.(1994)通过农杆菌介导的水稻高效转化系统以及T-DNA边界序列的分析。《植物杂志》6，271-282.

5、Terada R.and Shimamoto K.(1990).CaMV35S-GUS基因在转基因水稻中的表达。《分子与普通遗传学》220：389-392.

6、Wona Ding，Zhiming Yu1，Yanli Tong，Wei Huang，Hanmin Chen，Ping Wu(2009).一个水稻bHLH转录因子调控根毛发育。《细胞研究》1309-1311.

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水稻根毛发育控制基因OsRHL1的启动子，利用该启动子(OsRHL1基因启动子)能进行高效的根毛细胞表达的植物转化。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种水稻根毛发育控制基因OsRHL1的启动子，该启动子为SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列。

作为本发明的水稻根毛发育控制基因OsRHL1的启动子的改进：启动子还包括在SEQ IDNO：1所示的核苷酸序列中添加、取代、插入和缺失一个或多个核苷酸生成的突变体、等位基因和衍生物。