[发明专利]一个甘蓝型油菜缺磷诱导表达启动子

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种油菜BnPR2基因启动子及其应用，本发明提供了一个油菜缺磷诱导表达启动子及应用。

背景技术

磷是植物生长发育必需的大量营养元素，它不仅是植物体内核酸、磷脂、ATP等重要分子的组成成分，而且在能量传递和代谢途径调控中发挥着一系列重要作用。植物主要利用根以磷酸根的形式吸收磷。虽然土壤中磷的总量非常丰富，但由于磷酸根很容易被土壤颗粒以及金属离子吸附固定，所以土壤中磷的生物有效性非常低，缺磷经常成为限制作物产量的因素。施用磷肥成为目前保障作物产量的重要栽培措施。然而，施入土壤的磷肥当季利用率很低，往往随水土淋失而进入水体，造成了潜在的水体富营养化等环境问题。另外，磷矿属不可再生资源，估计60-90年后，易于开采的磷矿将被耗竭。为了实现农业的可持续发展，必须提高磷肥的利用效率，减少磷肥的施用量。培育耐低磷或磷高效的作物品种是一项经济有效且环境友好的办法。Gao等(Gao N，Su Y，Min J，Shen W，Shi W.Transgenic tomato overexpressing ath-miR399d has enhanced phosphorus accumulation through increased acid phosphatase and proton secretion as well as phosphate transporters.Plant and Soil，2010，334：123-136)将拟南芥miR399d在番茄中超表达。转基因植株提高了磷转运子的表达，磷酸酶的活性和质子的分泌，最终表现出较高的磷吸收和叶片磷浓度。Lü等(LüJ，Gao X，Dong Z，YiJ，An，L.Improved phosphorus acquisition by tobacco through transgenic expression of mitochondrial malate dehydrogenase from Penicillium oxalicum.Plant Cell Reports，2012，31：49-56)的研究表明，超表达线粒体苹果酸脱氢酶(MDH)的转基因烟草提高了对铝磷、铁磷和钙磷的利用能力，增加了对的磷吸收，累积了更多的生物量。

现有的植物基因工程通常采用CaMV 35S、Ubi和Act1等组成型启动子。由于组成型启动子在不同组织和不同环境条件下都能驱动下游基因的表达。这不仅浪费能量，而且影响植物正常的生理代谢。因此通过诱导型启动子或组织特异型启动子控制实现导入基因的环境诱导表达或组织特异表达具有重要意义。

诱导型启动子(inducible promoter)在正常生长条件下不驱动下游基因的转录或者转录水平很低，而在某些物理、化学或生物信号的刺激下，可以大幅度地提高基因的转录水平。诱导型启动子的优势在于可根据需要在植物特定的发育阶段或生长环境，让其接受外界信号而激活下游基因表达；也可以去除诱导信号，停止目的基因表达。诱导型启动子在基础研究和生产实践中均具有重要的应用价值。

本发明人通过研究甘蓝型油菜缺磷诱导表达基因，获得了一个缺磷诱导表达启动子，该启动子能够用于耐低磷或磷高效作物的培育，也可以用于缺磷诱导表达基因调控机制研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一个缺磷诱导表达启动子，该启动子来源于甘蓝型油菜(Brassica napus)，其位于基因BnPR2的上游。

本发明所涉及的技术方案是：利用甘蓝型油菜缺磷诱导表达基因BnPR2的基因组序列在芸薹属序列数据库中进行BLAST分析，获得与BnPR2序列一致的白菜BAC。根据BAC序列设计引物，扩增BnPR2的上游序列。然后将该序列与报告基因GUS融合，构建重组表达载体P_BnPR2:GUS，通过农杆菌介导转化拟南芥，经过抗生素筛选，PCR鉴定获得含有BnPR2启动子的转基因植株。在正常和缺磷、缺氮、缺钾、缺硫、缺铁条件下培养转基因植株，检测不同缺素植株的GUS活性，结果只有缺磷植株显蓝色，正常和其它元素缺乏植株没有蓝色显现，说明BnPR2启动子具有缺磷诱导性。

更详细的技术方案见《具体实施方式》所述。

附图说明

序列表SEQ ID NO：1是本发明克隆的甘蓝型油菜缺磷诱导表达启动子的核苷酸序列，其中1-1459bp是本发明的启动子序列，第1460-1501是基因BnPR2的部分核苷酸序列。