[发明专利]一个逆境诱导表达的基因启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明属于植物生物工程和植物改良基因工程技术领域，具体涉及一个植物逆境诱导表达启动子的分离鉴定和应用。

背景技术

植物逆境是指对植物的正常生长发育有不利影响的环境因素。研究发现，对植物产生重要影响的逆境主要有干旱、低温、盐碱、高温等非生物逆境，以及病原体侵害等生物逆境。无论非生物逆境还是生物逆境都会造成各种农作物产量和质量的下降，因此，培育和推广抗逆品种是保证作物稳产高产的有效途径。利用植物自身的抗逆基因，通过常规育种和分子标记辅助育种方法可以培育抗逆新品种，然而，抗性基因在种属间的利用具有一定的局限性，而转基因方法可以克服上述局限，为作物抗逆育种开辟一条新的途径。

植物基因调控主要是在转录水平上进行的，受多种顺式作用元件和反式作用因子的相互协调。启动子是重要的顺式作用元件，它是位于结构基因5′端上游区域调控基因转录的一段DNA序列，能活化RNA 聚合酶,使之与模板DNA准确地结合，确保转录精确有效地起始，在转录调控中起关键作用。根据其驱动基因表达的不同特点，启动子分为组成型启动子和特异性启动子。组成型启动子能在所有细胞或组织中，不分时间和空间地启动转录；特异性启动子又可分为组织特异性启动子和诱导型启动子，其中诱导型启动子平时不启动转录或转录活性很低，但在某些特定的逆境信号的刺激下，转录活性能够显著地提高。

外源DNA序列通过连接到特定的启动子从而启动在植物宿主中的表达，启动子类型的选择决定基因的表达时间和部位。目前在农业生物技术领域广泛应用的主要是一些组成型的强启动子，比如CaMV 35S启动子和玉米Ubiquitin-1启动子（Battraw and Hall，1990; Christensen et al. 1992），然而在利用这些启动子诱导目的基因转化水稻等作物以期改良作物的品质时，往往会由于目的基因表达的时间（发育阶段特异性）或空间（组织器官特异性）不能很好地控制而导致改良效果不明显，或者由于这些组成型启动子诱导基因表达量太高而对植物的生长发育造成影响，这些都是目前利用组成型强启动子结合功能基因来改良作物品质时遇到的障碍。

此外，在研究某些代谢过程或调节途径时，常常需要将同一途径上的两个以上的基因转化到同一个株系中去，采用转化其中一个基因得到转基因植株后再转化另外一个基因，或者两个基因分别转化完成后再进行杂交，都需要等待较长的时间，为了提高效率缩短多个基因转化的时间，最近有报道可以利用新的载体同时进行多个基因的转化（Lin et al. 2003; Chen et al. 2006），但是在多基因转化时如果重复使用同一个启动子，也会由于启动子序列的高同源性可能导致基因沉默。因此，克服以上转化技术上的困难，就很有必要克隆更多的组织器官特异性或者特定条件诱导型表达的启动子，从而可以根据需要选择不同的启动子诱导目的基因在适合的时间或空间表达。

尽管许多植物（如，水稻，尤其是Oryza sativa.japonica等）的基因组序列已经被揭示（如可参见GenBank登录号AP003843.3、GenBank登录号AP004670.4等），但是大量基因组序列的功能仍旧未知。

为此，本发明人经过长期研究，发现了一个新的逆境诱导型启动子，在植物基因工程改造中具有良好的应用前景。

发明内容

本发明内容给出了本发明的一些实施方式，以及在多种情况中给出了这些实施方式的变动和变更。本发明内容只是很多的和不同的实施方式的示例，所提及的给定实施方式示例也是一个或多个代表性的特点。这样一个实施方式通常可以具有或不具有所提及的特点；同样，这些特点也可以被施用于本发明的其他实施方式中。为了避免过多的重复，本发明内容没有罗列或提及这些特点的所有可能的组合。

本发明提供了一个植物逆境诱导型启动子的核苷酸序列，及克隆并应用该启动子的方法。在一些实施方式中，方法包括（a）将基因核苷酸序列可操作地连接于包括序列SEQ ID No：1的启动子KT620P，以产生表达盒；和（b）生成包括该表达盒的转基因植物，由此在植物中表达所述基因核苷酸。在一些实施方式中，所述“生成”包括用表达盒转化植物细胞并从所转化的转基因植物细胞中再生出转基因植物。具体发明内容如下。

在第一方面，本发明提供了分离的DNA，其能够指导可操作地连接在其下游的核酸在植物受逆境的条件下诱导表达。