[发明专利]一种生殖器官及腺毛组织特异启动子GhS及其应用

说明书

本发明属于植物基因工程领域，公开了一种生殖器官及腺毛组织特异启动子GhS及其应用，该启动子在拟南芥花药和柱头组织，花瓣，萼片腺毛，叶片腺毛，种子珠柄以及部分种子的表皮毛特异性表达，所述启动子GhS的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明的GhS启动子具有如下特性：A、在拟南芥组织中的表达情况十分明确，该启动子在棉花等植物上没有报道；B、该启动子序列来自于棉花胚珠，其在拟南芥腺毛中的特异性表达暗示其可以特异性调控目的基因在棉花纤维中的表达；C、结构新，在核酸水平上与已见报道的其它启动子无任何同源性，同源性位点不含有现有专利保护序列和突变位点。

技术领域

本发明涉及一种生殖器官及腺毛组织特异启动子GhS及其应用，具体为一种能够在植物生殖器官及腺毛组织特异表达的启动子proGhS(简称GhS启动子)以及该启动子在植物遗传改良上的应用。

背景技术

植物的发育是指植物体的构造和机能由简单到复杂的变化过程，在这个相辅相成的过程中始终受到一系列内部和外部因素的控制。在分子水平上，植物的生长发育和生命周期是植物体在多种代谢和生理过程基础上所发生的不同基因在时间上和空间上有序表达、协同作用的综合现象。基因在整个生命周期中的开关、表达模式以及表达丰度等均受到精确调控。基因表达的调控可在多个层次上进行，包括基因水平、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平的调控，其中转录水平的调控是最主要和最关键的调控方式。在转录水平上，真核生物通过顺式作用元件和反式作用因子的相互作用进行调控，主要是通过调控转录因子与启动子的结合与否、或者结合强弱的变化等来实现。因此，分离并克隆有关表达特异的启动子可以在转录水平上有效地调节基因的表达，以实现基因在不同组织、不同器官或不同环境条件下的表达。此外，获得组织特异性启动子对于转基因作物的研究以及商业化开发都具有重大意义。

组织特异性启动子按照植物组织器官可以分为营养器官表达和生殖器官表达的特异性启动子。具体包括叶片、根、韧皮部、维管束、花器官、果实、种子特异性以及其它组织特异表达启动子等。组织特异性启动子不仅能使目的基因的表达产物在一定器官或组织部位累积，增加区域表达量，还可以避免植物营养的不必要浪费，作为植物工程中最富有前景的调控元件，组织特异性启动子一直是生物学领域内的研究热点，并且已经在发育生物学研究、以及植物基因工程方面得到了应用。

果实和种子是植物的生殖器官，是营养物质的主要储藏场所。利用果实或种子等器官特异性启动子来调控相应目的基因的表达，不但可以提高目的基因在这些部位的表达量，还可以降低生物能耗以避免不必要的营养浪费，有利于表达产物的分离以及提高作物的产量和品质。已有研究报导，来源于玉米的emb5基因启动子在单、双子叶植物中都具有较高的胚特异活性，成为作物遗传改良中理想的单、双子叶植物都适宜的胚高效特异启动子(于丽萍,2010)。而来源于小麦的TaPR61基因启动子在禾本科作物中可以维持其种子特异表达的模式(Kovafchuk et al,2012)。瓜尔豆甘露糖聚合酶(mannan synthase MS)基因的启动子能够在紫花苜蓿的胚乳中特异性表达(Naoumkina and Dixon,2011)，通常用于指导在豆科物种胚乳-特异性转基因的表达。来自于绿豆的8s球蛋白基因8SGα启动子主要在拟南芥种子中表达，在种子生物反应器中可以用于指导外源蛋白的表达(Chen MX,et al,2014)。近年来，分离与种子特异表达有关的启动子还包括：来源于西瓜的果实特异表达基因AGPL1的启动子(Yin et al.,2009)、番茄的E8p1基因启动子(郭淑华et al.,2007)等。此外，糊粉层特异表达基因ALJ启动子、胚乳特异表达基因Gtl3a启动子在生物反应器上也展现了很好的应用前景(Kuwano et al,2011；He et al,2011)。

尽管科学家已经在不同的植物中克隆了上述与种子特异性表达有关的启动子，但是到目前为止，具有生殖器官特异性及棉花纤维组织特异性的启动子的研究较少，有待更深入的研究。

发明内容

本发明针对上述技术缺陷，目的在于提供一种生殖器官及纤维组织特异性表达启动子GhS及其应用，即提供一种新的能够在植物生殖器官及棉花纤维组织中特异表达的启动子GhS。