[发明专利]植物冷诱导强表达启动子Poscold4及其应用

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冷诱导强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植株中表达。

背景技术

低温寒冷是植物遇到的一种常见的环境胁迫因子，过低温度或持续低于生长最适温度会对植物/作物生产造成重要影响。苗期低温，可能抑制萌发，降低出苗率；破坏光合反应中心，降低光合作用；大量产生活性氧，破坏和失活蛋白质、脂类等生物大分子，直接损伤细胞；最终抑制植物生长，甚至导致植株死亡。而在生殖生长时期，低温导致配子体发育不完全，花粉败育，直接影响产量。每年全球因低温伤害造成的农作物损失高达数千亿美元，因此如何克服低温伤害，培育抗低温的基因工程作物是作物分子设计育种的热点问题。

植物中存在着一个复杂的低温胁迫信号应答网络系统。植物在受到低温胁迫后能通过该系统进行一系列的基因遗传修饰，对自身的代谢和生长进行调节以适应该不利因素对其造成的影响。利用这一应答网络中关键基因，可以有效提高植物对低温的耐受性。但目前基因工程操作中，多使用组成型启动子驱动这些关键节点基因过表达，所获转基因植株虽然能够表现出较强的低温耐性，但组成型启动子带来的不必要表达往往造成植株的矮小，发育延滞和物质能量浪费，不利于潜在的实际应用推广。因此，利用冷诱导启动子，仅在低温胁迫时激活关键调控基因，将是抗冷基因工程改良的主要发展方向之一。

目前已有部分冷诱导启动子的报道，如拟南芥PCBF3等。这些启动子虽然可以较为特异的响应环境低温胁迫诱导，但或多或少的存在本底表达泄露、诱导后强度不足支撑功能基因充分发挥抗冷作用等缺陷。因此，分离鉴定低本底、诱导倍数高、诱导后高表达的新型冷诱导启动子对作物基因工程将有着重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种驱动外源基因在低温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冷诱导强表达启动子，所述植物冷诱导强表达启动子包含序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列。序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列为来源于日本晴水稻(Oryza sativa L cv.Nipponbare)的水稻冷诱导强表达启动子，本文中称为Poscold4或启动子Poscold4。具体而言，本申请的发明人发现日本晴水稻(Oryza sativa L cv.Nipponbare)LOC_Os03g52410.1基因上游包括转录起始位点在内的1841bp的DNA序列，具有驱动目标基因在寒冷条件下特异性表达的的功能，并且分离克隆、并鉴定了该DNA序列的功能。

优选地，本发明提供的植物冷诱导强表达启动子的DNA序列为SEQ ID No:1所示的序列，即Poscold4或启动子Poscold4。

另一方面，本发明提供一种植物冷诱导强表达启动子，其DNA序列与SEQ ID No:1所示的DNA序列有至少80％同源性；或者，所述植物冷诱导强表达启动子为在SEQ ID No:1所示的DNA序列中添加、取代、插入或缺失一个或一个以上核苷酸生成的突变体或等位基因或衍生物；或者所述植物冷诱导强表达启动子具有与SEQ ID No:1所示的DNA序列杂交的产物。这些植物冷诱导强表达启动子序列与SEQ ID No:1所示的DNA序列具有相同功能，即驱动目标基因在植物中表达。

另一方面，本发明还提供一种包含上述植物冷诱导强表达启动子的表达盒。

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冷诱导强表达启动子，在所述重组表达载体中，所述植物冷诱导强表达启动子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-Poscold4，该重组表达载体为将SEQ ID No:1所示的序列即Poscold4或启动子Poscold4构建于pCAMBIA1391中得到的重组表达载体，本文中称为pCAMBIA1391-Poscold4。或者待表达基因可以为任何对作物的耐寒性具有改善能力的基因。通过本发明的启动子驱动该耐寒基因在寒冷条件下集中表达，从而实现改善作物耐寒性状的功能。

另一方面，本发明还提供一种宿主菌，所述宿主菌包含本发明提供的上述植物冷诱导强表达启动子、上述表达盒、或上述重组表达载体；优选地，所述宿主菌为根癌农杆菌。