[发明专利]在花瓣中发挥功能的来自蓝猪耳的启动子

说明书

技术领域

本发明涉及新型启动子。更详细地说，本发明涉及来自蓝猪耳的类黄酮3’，5’-羟化酶(以下简写为F3’5’H。)基因或黄酮合成酶(以下简写为FNS。)基因的转录调控区域及其利用。

背景技术

通过利用基因重组技术，使有用的基因在目的植物中表达，可赋予其植物新的性状。如此制备的基因重组植物已被广泛商业化栽培。因基因表达调控主要在转录阶段进行控制，所以，转录调控在调控基因表达上也最为重要。即在适合的时期、适合的组织中、以适合的强度转录目的基因，对制备产业上有用的基因重组植物非常重要。转录开始在很多情况下通过位于翻译区域的5'侧的DNA序列来控制。将确定基因转录的起始位点，直接调控其频率的DNA上的区域称为启动子。启动子有时存在于起始密码子的5’侧数十bp处，多包含TATA盒等的序列。其进一步还在5’侧具有结合各种转录调控因子的顺式作用元件，这些顺式作用元件的存在控制转录的时期、进行转录的组织、转录的强度等。转录调控因子根据其氨基酸序列的不同被分为很多家族。例如，Myb型转录调控因子、bHLH(碱性/螺旋-环-螺旋(basic helix loop helix))型转录调控因子等为有名的家族。实际上，在很多情况下，转录调控区域和启动子在相同意义上使用，并无严格的区别。

作为花色的主要成分的花色素苷为总称为类黄酮的次级代谢产物之一。花色素苷的颜色依赖于其结构。即作为花色素苷的发色团的花色素B环的羟基数增加时变蓝。代表性的花色素中有花翠素、花青素、花葵素，B环的羟基数分别为3个、2个、1个。其中，花翠素最蓝(参照图1)。此外，还已知修饰花色素苷的芳香族酰基(香豆酰基、咖啡酰基等)的数量增加时，花色素苷的颜色变蓝(即最大吸收值向长波长方向移动)，花色素苷的稳定性增加。或还已知，黄酮等的类黄酮与花色素苷共存时，颜色变蓝变深。将此种效果称为辅色素效果，黄酮为辅色素的1种(以下参照非专利文献1)。

与花色素苷的生物合成有关的酶、编码该酶的基因已被充分研究(参照上述非专利文献1)。例如，催化使B环的羟基数增加的反应的酶为类黄酮3’-羟化酶(以下简写为F3’H。)和F3’5’H。F3’H是花青素合成所必需的酶，F3’5’H为花翠素合成所必需的酶。因月季、康乃馨、菊花等不合成花翠素，所以，这些植物中无蓝色品种。已有通过使F3’5’H基因在这些植物中表达，从而使花色变蓝的实例(参照国际公开第WO1996/036716号、以下专利文献4同第WO2009/062253号)。黄酮通过FNS的催化由黄烷酮合成。已有通过使黄酮合成酶基因在矮牵牛中表达而改变花色的实例(参照Plant Biotechnol 21 377-386(2004))。

而且对于花色素苷的生物合成酶的基因的转录调控也得到了结论。在位于这些基因的起始密码子的5’侧的转录调控区域中，有结合了Myb型转录调控因子、bHLH型转录调控因子的顺式作用元件序列。已知Myb型转录调控因子和bHLH型转录调控因子控制矮牵牛、玉米、紫苏等的花色素苷的合成(参照上述非专利文献1)。

在植物中负责基因转录的启动子(以下也称为转录调控区域。)中，有在任何组织或发育阶段的任何时期均发挥功能的所谓组成型启动子、仅在特定器官·组织内发挥功能的器官·组织特异性启动子和仅在发育阶段的特定时期表达的时期特异性启动子。作为用于使有用基因在基因重组植物中表达的启动子，常用组成型启动子。作为代表性的组成型启动子，有花椰菜花叶病毒35S启动子、在其基础上构建的启动子(以下参照非专利文献3)、Mac1启动子(以下参照非专利文献4)等。但是，植物中，很多基因为组织·器官特异性或时期特异性表达。其表明使基因进行组织·器官特异性或时期特异性表达对植物是必需的。已有利用此种组织·器官特异性或时期特异性的转录调控区域进行植物的基因重组的实例。还有例如使用种子特异性转录调控区域使蛋白质在种子中积累的实例。

对于在花瓣内特异性发挥功能或在花瓣内主要发挥功能的启动子及其利用，已有一些报道。例如，已有使用来自金鱼草或矮牵牛的查耳酮合酶基因的启动子，使F3’5’H基因在矮牵牛和康乃馨内表达而改变花瓣颜色的实例。并显示出月季的查耳酮合酶基因的启动子在月季、菊花中发挥了功能。也有通过使瓜叶菊的F3’5’H基因的启动子在矮牵牛中表达而改变花色的实例。此外，还有为使F3’5’H基因在菊花花瓣中表达而使用菊花的黄烷酮3-羟化酶基因启动子的实例。