[发明专利]籽粒特异性启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种籽粒特异性启动子及其应用。

背景技术

启动子是RNA聚合酶能够识别并与之结合，从而起始基因转录的一段DNA序列，通常位于基因上游。一个典型的启动子包括CAAT-box和TATA-box，它们分别是RNA聚合酶的识别和结合位点，一般位于转录起始位点上游几十个碱基处。在核心启动子上游通常会有一些特殊的DNA序列，即顺式作用元件，转录因子与之结合从而激活或抑制基因的转录。一旦RNA聚合酶定位并结合在启动子上即可启动基因转录，因此启动子是基因表达调控的重要元件，它与RNA聚合酶及其他蛋白辅助因子等反式作用因子的相互作用是启动子调控基因转录的实质。根据启动子的转录模式可将其分为三类：组成型启动子、特异性启动子(组织或器官特异性启动子)和诱导型启动子。

在组成型启动子调控下，不同组织器官和发育阶段的基因表达没有明显差异，因而称之为组成型启动子。双子叶植物中最常使用的组成型启动子是花椰菜花叶病毒(CaMV)35S启动子，单子叶植物中常用的组成型启动子是玉米的泛素蛋白(ubiquitin)启动子，水稻的肌动蛋白(actin)启动子等。由于组成型启动子驱动的基因在植物各组织中均有不同程度表达，在应用中逐渐暴露出一些问题。例如外源基因在整株植物中表达，产生的大量异源蛋白质或代谢产物在植物体内积累，打破了植物原有的代谢平衡，有些产物对植物并非必需甚至有毒，因而阻碍了植物的正常生长，甚至导致死亡。另外，重复使用同一种启动子驱动两个或两个以上的外源基因可能引起基因沉默或共抑制现象。因此，人们寻找更为有效的特异性启动子代替组成型启动子，以便更好地调控植物基因表达。

特异性启动子调控下的基因转录一般只发生在某些特定器官或组织中，如根、茎、叶、果实和种子特异性启动子。目前，已发现这类启动子中一般同时存在几种控制组织特异性表达的元件，其表达特异性由这些元件的种类、数目及相对位置等共同决定。

禾谷类作物是人类主要的食物来源，种子是其可以食用的部分。随着基因工程的发展，人们从禾谷类作物中克隆了许多种子特异性启动子，并将它们应用于禾谷类籽粒品质的改良之中。应用较多的是来源于普通小麦的高分子量麦谷蛋白亚基1Dx5、Bx17、水稻的G1t等。但这些启动子的启动外源基因表达活性存在差异，其表达活性不能满足基因工程的需要，而且在需要多基因串联时，如果利用同一启动子驱动不同的基因表达，很容易导致基因沉默。因此，多途径寻找转录效率更高的种子特异性启动子，对于提高目标基因的表达，改良禾谷类植物的加工和营养品质具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种籽粒特异性启动子及其应用。

本发明提供的启动子，获自燕麦品种冀张燕1号，是序列表中序列1所示的DNA分子。

含有所述启动子的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌均属于本发明的保护范围。

可用现有的表达载体构建含有所述启动子的重组表达载体。为了便于鉴定及筛选，可对所用表达载体进行加工，如加入编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。

所述重组表达载体具体可为将所述DNA分子插入质粒pCAMBIA3301的多克隆位点得到的重组质粒。

本发明还保护一种在植物籽粒中特异表达外源基因的方法，是将DNA片段甲导入植物中，从而在植物籽粒中特异表达所述外源基因；所述DNA片段甲中由所述启动子启动所述外源基因的表达。所述DNA片段甲具体可通过重组表达载体导入所述植物；所述重组表达载体可为将所述DNA分子和所述外源基因插入质粒pCAMBIA3301的多克隆位点得到的重组质粒。所述重组表达载体可通过使用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导、基因枪等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物组织培育成植株。

本发明还保护一种在植物籽粒中特异表达基因的方法，是将含有所述启动子的重组表达载体导入植物中，由所述启动子启动其下游基因在植物籽粒中特异表达。所述重组表达载体具体可为将所述DNA分子插入质粒pCAMBIA3301的多克隆位点得到的重组质粒。所述基因具体可为Gus基因。所述重组表达载体可通过使用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导、基因枪等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物组织培育成植株。

以上任一所述的方法中，所述植物可为单子叶植物或双子叶植物。所述单子叶植物具体可为小麦，如小麦K35。