[发明专利]一个植物组织特异以及发育后期表达的启动子及其应用

说明书

一、技术领域

本发明涉及植物基因启动子及其应用，提供了一个植物组织特异、生长发育后期特异的启动子。属于生物技术领域。用于通过植物基因工程技术改善植物品质和其他有益生产性状。

二、背景技术

植物基因启动子是重要的顺式作用元件，是位于结构基因5′端上游区的DNA序列，是转录调控的中心。从1983年第一株转基因植物问世以来，启动子一直是基因工程的研究热点，选择合适并有效表达的启动子将为基因工程的研究奠定坚实的基础。组成型启动子(如CaMV35S启动子)经常被应用于植物基因工程，但这些组成型启动子使它们的下游基因持续表达以致跨度宿主植物的整个生命周期以及所有的组织器官，这不仅浪费宿主植物的能源，而且可能会导致宿主植物性状的改变。组织特异启动子可以使外源基因的表达只发生在某些特定的器官或组织部位，并往往表现出发育调节的特性；诱导型启动子可以使外源基因对某些信号产生响应，只在特殊信号刺激下表达。组织特异启动子由于其表达的空间特异性而具有许多组成型启动子所不具备的特点，将外源基因在转基因植物中定位表达不但可以降低植物负担、减轻对作物农艺性状的影响，还可以提高外源基因在特定部位的浓度，增加转基因的效果。选择合适的组织特异性或诱导表达启动子一直以来都是植物基因工程研究的重点和难点。

目前，已经找到一些组织特异性或诱导表达启动子，并发现其上存在的相应的顺式因子。Prasenjit S.等发现水稻蔗糖合酶基因RSs1和rolC的启动子均为韧皮部组织特异性启动子，并可以驱动植物杀虫蛋白基因的表达，为植物抗病工程提供了新途径(Prasenjit S.，Dipankar C.，Anindya S.Characterization of vascular-specific RSs1 and rolCpromoters for their utilization in engineering plants to develop resistance against hemipteraninsect pests.Planta，2007，226(2)：429-442)。有些组织特异启动子同时也是特异时期启动子，例如种子、花器官特异启动子。对于那些以收获种子为目的植物来说，找到能在果实中特异表达的启动子，对利用基因工程进行品质改良、提高产量等有较大的意义。近年来，一系列的果实特异型启动子被发现，研究较多的果实特异型启动子主要包括E8、2A11/2A12、PG、MCPI、B33和ACC氧化酶启动子等。其中果实特异启动子E8被广泛应用构建植物基因高效表达载体(姚嵘，马三梅.植物果实的特异型启动子.生命的化学，2006，26(4)：55-57.)。另外，花器官的发育是一个特殊以及复杂的过程，有很多特殊的启动子参与其中。目前获得的花器官组织特异性启动子包括花药特异性启动子、花粉特异性启动子、绒毡层特以异性启动子等。人们利用这些特异启动子专一抑制花器官中的相关基因表达，即可利用基因工程的方法创建雄性不育系。

在植物和细菌中有一类含有三碳碳环的脂肪酸，包括环丙烷脂肪酸(CPA-FAs)和环丙烯脂肪酸(CPE-FAs)，但是在细菌中还没有报道存在CPE-FAs。正是由于三碳碳环的存在，赋予这类脂肪酸特殊的物理化学性质，从而满足工业领域的一些特殊需要。例如，润滑油的组分一般为含有16-18个碳的长链脂肪酸，但是长链饱和脂肪酸的融点较高，不能满足发动机的需求，而长链不饱和脂肪酸又很容易氧化。环丙烷脂肪酸正好可以解决这一问题，三碳碳环的存在使其兼具有饱和和不饱和脂肪酸的特性。利用氢化作用使碳环打开，产生大量有甲基分支的脂肪酸。这将导致其具有不饱和脂肪酸及其酯的低温特性，又没有双键的易氧化性，因此可以用于润滑及相关领域。另外，环丙烯环在与亲电子试剂的放热反应中容易打开，环丙稀脂肪酸含量高的油，如臭苹婆油可以在升高的温度下聚合(Gontier，Eric，Thomasset，Brigitte，Wallington，Emma，Wilmer，Jeroen.Plant Cyclopropane Fatty Acid Synthase Genes and Uses Thereof.United States Patent Application 20080155714)。这种特性特别适用于聚合物的生产。另外，CPE-FAs和CPA-FAs还被认为参与植物的抑菌反应。