[发明专利]玉米低温诱导型启动子及活性分析

说明书

技术领域

本发明属生物工程技术领域，涉及一段DNA序列，在低温胁迫下它可以作为启动子调控基因的表达，具体涉及一种来源于玉米DRE响应元件结合蛋白基因ZmDBP3并在植物中高度表达的低温诱导型启动子序列。 

背景技术

中国是一个人口众多的农业大国，粮食安全生产事关国计民生与社会稳定。低温伤害(包括冷害和冻害)是影响我国大部分地区的严重气象灾害，尤其是东北和黄淮海地区，如东北地区在1969年、1972年和1976年发生了3次严重的低温冷害，每次均使粮食减产50亿千克以上。由于我国幅员辽阔，地形多样，低温冷冻害发生范围非常广，从亚热带、暖温带、中温带一直到寒温带都有冷冻害发生，如2008年初发生在我国南方大部分地区的雨雪冰冻及低温冷冻灾害造成的直接经济损失达11亿多元。目前，冷冻害对农业生产造成的损失人们还没有太好的办法。对于蔬菜等相对小规模的农业生产，人们采用了温室栽培，可以一定程度上抵御冷冻害对生产造成的损失，但温室的建设无疑增加了生产成本，用过的塑料等也容易造成污染。而对于小麦等需要大面积种植的粮食作物，利用温室栽培显然不现实，人们只能根据气象专家对气候的预测来避开低温时期，但由于气候的多变性，预测的准确性很低，对生产指导意义不大。因此，科学研究者只能转而培育抗低温的品种。 

自转基因技术成熟以来，科学家们已经得到了很多转基因品种。然而，由于转入的基因大多数是由组成型启动子驱动表达的，组成型启动子具有高效表达、且在植物整个生长期都表达的特点，这使得大部分的转基因作物都具有植株矮小的特点，不利于植物的正常生长。而诱导型启动子在某些特定的物理或化学信号的刺激下，能够快速有效地诱导基因的转录，来抵御不良环境的影响。诱导型启动子独特的优点是它能根据自身的需求在特定的组织器官、环境下诱导基因转录，解决组成型启动子面对的问题。，解决组成型启动子面对的问题。迄今为止，从玉米中分离的逆境诱导型的启动子很少。 

目前，分离和鉴定的低温诱导型启动子并不多，主要有油菜的bn115、拟南芥rd29A、cor15a和adh、小麦wes 120和玉米mlip 15等基因启动子。其中拟南芥Columbia品种的基因组中分离得到cor15a基因的启动子，片段大小为900bp，并构建了与GUS基因融合表达载体，转入马铃薯，进行GUS活性检测。转基因马铃薯经过低温处理之后，可检测GUS的活性，反之，则检测不到GUS的活性，说明该启动子受低温诱导。美国康涅狄格大学的Mariya K等构建了cor15a基因的启动子驱动FAD7基因的质粒，将其整合到烟草的基因组中，使烟草获得了抗低温的特性。 

利用低温诱导型启动子驱动抗低温基因的高效表达，从而改良作物的耐低温性成为目前研究的热点。然而，目前能应用于转基因研究的诱导型启动子仍然很少。因此，对于新的抗 低温相关启动子的克隆、顺式作用元件具体序列的确定、各元件之间的相互作用，以及与这些元件互作的转录因子的研究仍然是今后启动子研究的重点。 

发明内容

本发明的一个目的是提供一种低温诱导型启动子序列，该启动子序列能够诱导目的基因高水平表达，而且该启动子来源于玉米DRE响应元件结合蛋白基因ZmDBP3。 

本发明的第二个目的是提供一种用于植物转化的低温诱导型启动子真核表达载体，该载体指导高水平表达目的基因ZmDBP3的低温诱导型启动子序列和5’非翻译区。 

本发明的第三个目的是提供一种所述载体转化的转基因玉米成熟胚，该转基因玉米胚能反映启动子诱导活性的高低。 

为实现上述目的，本发明克隆了玉米DRE响应元件结合蛋白基因ZmDBP3的低温诱导型启动子区，并构建了用于植物转化的载体，所述载体包含带有ZmDBP3基因的5’非翻译区的上述启动子。随后利用所述载体在玉米成熟胚中诱导表达，并观察到该启动子与低温诱导相关的高水平活性。 

本发明提供一种获得的玉米低温诱导型启动子序列，包含相对于SEQ ID NO：1的转录起始位点的-1bp至-1151bp区(见序列表)的DNA核苷酸序列，低温可以在植物中诱导本发明所述的启动子的高水平活性。 

获得的玉米低温诱导型启动子序列源自玉米DRE响应元件结合蛋白基因ZmDBP3。