[发明专利]一种植物花药特异性启动子PCHF15及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程与分子生物学领域，具体地说，涉及一种植物花药特异性启动子PCHF15及其应用。

背景技术

植物基因主要是在转录水平上进行调控，是在多种顺式作用元件和反式作用因子间相互协调作用。启动子是植物基因转录中重要调控元件，一般位于结构基因5′端上游区，是RNA聚合酶及一些反式作用因子识别与结合位点。启动子是基因转录的调控中心，深入研究启动子既有利于掌握控制基因转录模式以及调控机制，又有助于外源基因表达的调控。启动子主要有两个区域，分别为核心启动子区与转录调控区。核心启动子区是转录起始的最短启动子片段，一般为40nt，包含核心启动子元件，是一段被RNA聚合酶家族I、II和III识别和结合的DNA序列。此区域包含一些重要的功能元件，能够准确的定位转录起点及方向，是基因调控的关键基础。转录调控区域位于核心启动子的上游(或下游)，可与特异的转录因子相结合从而对转录的时空、强弱起调控作用，如增强子和沉默子等。

核心启动子经典保守序列有以下四种：1)转录起始位点(initiator,Inr)，通常位于翻译起始密码子(AUG)上游-40到-70bp处。转录起始位点并无十分严格的同源顺序，常见的保守序列是处于+1的A和+3的T。TFIID和TFII-I等转录因子可识别转录起始位点并启动转录。2)TATA box，是核心元件，是RNA聚合酶II的识别位点，也是与一些反式作用因子结合的位点之一。植物启动子的TATA box一般位于转录起始点上游32±7bp处，其保守序列为5’T₃₇C₄₂A₃₈C₄₇T₉₆A₉₇T₉₀A₉₄T₅₃A₉₅T₆₃A₇₁G₄₁ 3’。TATA box的方向不决定转录的方向。TATA box的功能是依赖它所在位置相对于起始位点的位置，碱基的置换会使最小启动子失活。因此，TATA box必需依赖RNA聚合酶Ⅱ转录，通过与转录因子TFIID的识别结合而决定RNA聚合酶起始转录的位点，形成前转录复合物并起动转录，并调控上游激活蛋白。3)CAAT box，是一种增强转录的元件。一般位于转录起始点的-75bp附近，其保守序列为GGC/TCAATCT。CAAT box与顺式调控元件有着协同作用，对基因转录有较强的激活作用，控制着转录起始的频率。4)GC box，通常位于转录起始点的-90bp附近，其保守序列为GGGCGG，可有多个拷贝，须与转录因子SP1互作才能促进基因转录。

启动子具有如下特征：1)序列特异性。启动子含有保守的序列框，序列框中碱基的变化会影响转录水平。2)方向特异性。启动子是一种有方向性的顺式调控因子，分单向启动子和双向启动子两类。3)位置特异性。启动子一般位于基因编码区或功能区的上游。4)种属特异性。不同物种具有不同类型的启动子。5)功能特异性。不同组织和不同生化途径具有不同类型的启动子。

启动子按其表达方式可分为三类：组成型启动子、诱导型启动子和组织特异性启动子。组成型启动子是能够在所有组织中都能启动基因表达，所启动的基因具有时空持续性和表达量恒定性，但不表现时空特异性。大多数组成型启动子中存在六聚体TGACTG，位于转录起始位点上游100bp左右，并往往重复出现。组成型启动子在植物基因工程中常作为表达载体。诱导型启动子能在某些物理或化学信号的诱导下启动基因表达，或可以大幅度地提高基因的转录水平。它们具增强子、沉默子或类似功能的序列结构，并有明显的专一性。一部分诱导型启动子同时具组织特异性，该类启动子常以诱导信号命名，如光诱导启动子、热诱导启动子、低温诱导启动子、干旱诱导启动子、创伤诱导启动子、激素诱导启动子等。组织特异性表达启动子只在某种细胞、组织或者器官中启动基因表达，组织特异性表达启动子不仅能使目的基因在一定细胞、组织或器官中积累表达产物，增加局部表达量，同时还可以避免植物营养的不必要浪费。组织特异型启动子不仅具有一般启动子的结构，还存在几种控制组织特异性表达的元件，其结构上通常存在组织特异性增强子和沉默子，因而调控基因在特定的组织或器官中的转录水平。这些启动子还往往表现出化学物理信号诱导性，还受到组织细胞生理状态以及发育阶段的影响。这种类型的启动子有根特异性启动子、维管束特异性启动子、茎杆和叶片特异性启动子、花特异性启动子、种子和果实特异性启动子等。