[发明专利]植物热激诱导启动子Posheat3及应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术和植物基因工程技术领域。具体而言，本发明涉及一种植物热激诱导表达启动子及其应用，该启动子能够在水稻转基因调控体系中驱动目标基因在热激情况下在植株中表达。

背景技术

由于工业化和人类活动的影响，全球气候变暖问题日益突出。联合国气候变化小组提出的全球气候变暖的气候特征:一是地球表面平均气温持续升高，仅一个世纪以来就上升了1华氏度。近50多年来，平均每10年升高0.13℃。二是气候变化标准差变大，极端天气增多。受到全球气候变暖的影响，近20年来高温热害导致我国粮食减产，特别是水稻减产频繁发生，其中最为严重的是1994、2003和2010年。2003年夏季，我国南方出现了极为罕见的极端高温天气，部分稻区38℃以上的高温持续了20天。此次热害正好发生在水稻抽穗扬花期，给水稻生产带来严重损失，受灾面积也达到了历史之最。其中仅湖北和安徽两省的受灾面积就达到了80多万hm²。

高温已经成为影响作物产量和品质的主要因素之一。培育耐高温的优良新品种是解决作物高产稳产问题的关键。植物细胞在转录水平启动广泛的热激响应基因的表达,以维持高温状态下细胞的稳定性。但组成型或过量表达作物抗高温基因往往对正常温度下的生长发育及产量造成较大影响。因此，利用作物基因可控表达系统，精确设计和控制高温响应基因适时适量表达，是开发具有实用价值的耐高温作物品种的关键。

目前，可应用的植物基因表达调控系统主要有乙醇调控系统、糖皮质激素调控系统、铜调控系统、IPTG调控系统和四环素调控系统等。这些系统均利用了外源诱导物，而维持外源基因的高水平持续表达需要不断供给或多次施用诱导物，这在实际应用中存在难度且受环境因素的影响较大；同时，有些诱导物如四环素容易被光分解，铜、银离子等超过一定浓度时会对植物造成生理伤害；另外，有些调控系统还存在物种局限性，如乙醇诱导方式在模式植物拟南芥中没有应用成功。热激调控系统是利用热激启动子调控目的基因，只受温度控制，克服了利用诱导物对植物产生毒性的缺点，不存在药物残留，不会带来人畜伤害和潜在的环境污染问题，经济投入少且便于在试验条件下进行精确调控。目前部分植物的热激启动子，如拟南芥Hsp18.2和大豆Hsp17.5等已得到应用，但单子叶植物特别是水稻中的报道较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种驱动外源基因在热激诱导条件下表达的启动子、获得含有该启动子序列的转化子以及该启动子的应用。其中，本文中所涉及的“植物”是指单子叶植物，例如水稻、小麦、玉米、大麦、高粱或燕麦，优选为水稻。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种植物热激诱导表达启动子，所述植物热激诱导表达启动子包含如下核苷酸序列：

该DNA序列为来源于日本晴水稻(Oryza sativa L cv.Nipponbare)的水稻热激诱导表达启动子，本文中称为Posheat3或启动子Posheat3。需要说明的是：上述启动子的DNA序列中，序列开头以斜体并加粗表示的序列“agtacgacgc ctaagggaca ga”为获得启动子过程中使用的正向引物的留存序列，共计22bp；序列末尾以斜体并加粗表示的序列“atag gacttggcat gatgggga”为获得启动子过程中使用的反向引物的留存序列(该留存序列与反向引物的相应序列互补)，共计22bp；该DNA序列中剩余的部分则为获自日本晴水稻中的DNA序列。需要强调的是，本文中所提到的启动子既可以指上述整个DNA序列，也可以指去除上述引物留存序列后的DNA序列。

优选地，本发明提供的植物热激诱导表达启动子的DNA序列为启动子Posheat3。

另一方面，本发明还提供一种包含上述植物热激诱导表达启动子Posheat3的表达盒。

又一方面，本发明还提供一种重组表达载体，所述重组表达载体包含上述的植物热激诱导表达启动子Posheat3，在所述重组表达载体中，所述植物热激诱导表达启动子Posheat3连接于待表达的基因序列的上游；优选地，所述待表达的基因为Gus基因，所述重组表达载体为pCAMBIA1391-Posheat3，该重组表达载体为将SEQ ID No:1所示的序列即Posheat3或启动子Posheat3构建于pCAMBIA1391中得到的重组表达载体，本文中称为pCAMBIA1391-Posheat3。更优选地，所述待表达的基因为能够为植物提供耐高温性状基因。