[发明专利]一种植物根特异性启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物根特异基因启动子及其应用，尤其涉及来源于大麦根特异表达基因HvTIP2；1上游序列的根特异性启动子及其应用。

背景技术

启动子是位于基因转录启始位点上游的一段DNA分子，控制基因在特定组织、发育阶段以及环境条件下表达。作为基因工程的关键性调控元件，启动子决定外源基因的表达方式和转录效率，在转基因动植物新品种培育和转基因生物反应器研发领域发挥重要的作用。

按照基因表达的方式，通常将植物启动子分为组成型启动子、组织特异性启动子和诱导型启动子三大类[王关林，方宏筠，2002，植物基因工程原理与技术(第二版)，北京，科学技术出版社]。目前植物基因工程中常用的启动子是组成型表达启动子，外源基因在植株全方位的高效表达会大量消耗植株体内的基础物质，对转基因植株的其它代谢活动以及正常生长发育带来不利影响。组织特异性启动子驱动的基因表达仅限于某些特定器官或组织部位，避免了植物营养与能量的不必要浪费，又能满足在特定组织器官大量表达外源基因的需要[宋扬，周军会，张永强.植物组织特异性启动子研究，生物技术通报，2007(6):21-24]。这类启动子除了具有一般的启动子结构如TATA盒和CAAT盒外，同时还存在几种控制组织特异性表达的元件[Yamamoto YT,Taylor CG,Acedo GN et al.Characterization of cis-acting sequences regulating root-specific gene expression in tobacco,The Plant Cell,1991,3:371-382.]。已有研究报道在植物的维管束、薄壁组织、花粉、种子和胚乳组织中驱动基因特异表达的启动子。

植物的根具有吸收水分和无机盐、固定植物，并在干旱、盐碱和重金属土壤条件下保护植物地上部分，对于植物的生长发育具有重要的生物学意义。此外，根还是某些物种重要的营养物质储存器官。组织特异表达基因是克隆组织特异性启动子的重要资源，基于基因芯片数据的基因差异表达生物信息学方法为快速鉴定组织特异性基因提供了强有力工具(Yang XL,Xu HL,Li WH,et al.Screening and identification of seed-specific genes using digital differential display tools combined with microarray data fromcommon wheat,BMC genomics,12:513-514.)。利用拟南芥根特异表达基因AtWRKY6的启动子驱动细胞分裂素降解基因(CKX)在烟草和拟南芥根中特异性表达，使根系生物量增加60％，提高了植株抗干旱和抗重金属胁迫的能力[W,Erika N,Ireen K.Root-specific reduction of cytokinin causes enhanced root growth,drought tolerance,and leaf mineral enrichment in Arabidopsis and tobacco，Plant Cell,2010,22(12):3905-3920.]。

已报道的根特异性表达启动子主要源自拟兰芥、烟草等模式植物，利用农作物源的根特异性启动子不仅有助于阐明根发育相关的基础理论问题，更可以有针对性地调节目的基因表达、改善植物的品质、产量和抗病(逆)能力，因而成为农作物性状改良与新品种培育的强有力工具，具有广泛的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种农作物源的根特异性启动子及其应用。

本发明所提供的植物根特异性启动子，来源于大麦(Hordeum vulgare)，是至少含有自序列表中序列1的5′端第745—1258位核苷酸序列的按照序列1的核苷酸排列方式向3′端延长，长度为514至1258bp的脱氧核苷酸片段。

所述启动子，它的核苷酸序列优选为下述序列之一：

1)由序列表中序列1所示的脱氧核糖核苷酸组成的DNA分子；

2)由序列表中序列2所示的脱氧核糖核苷酸组成的DNA分子；

3)与具有1)-2)中任意所述的序列的核苷酸在严格杂交条件下能够杂交的DNA分子。

所述高严谨条件可为用0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液，在65℃下杂交并洗膜。

4)与1)或2)限定的DNA序列有90％以上的同源性且能调控目的基因在植物的根中特异表达的DNA分子。