[发明专利]用于植物的启动子分子

说明书

                       发明背景

本申请要求于2004年9月14日申请的美国临时专利申请第60/609,770号的优先权，所述临时申请的全部公开内容通过引用结合到本文中。

                       发明领域

本发明涉及分子生物学领域，更准确地讲涉及用于在植物中表达转基因的多核苷酸分子。本发明涉及从大豆(Glycine max)中分离的P-Gm.701202739和P-Gm.701209813启动子，还涉及从拟南芥(Arabidopsis thaliana)中分离的P-At.TT2启动子。这些启动子可用于在农作物中表达具有农学重要性的转基因。

                       发明背景

植物遗传工程的目标之一是产生具有重要农学特征或性状的植物。遗传工程的最新进展已经为含有和表达外源基因的转化植物提供了必要工具。植物转化和再生方面的技术进展，使得研究人员能够从异源来源或天然来源提取外源多核苷酸分子(例如基因)，并将该多核苷酸分子掺入到植物基因组中。然后，在植物细胞中表达该基因，显示出附加特征或性状。在一种方法中，某种基因在正常情况下并不表达它的植物细胞或植物组织中的表达，可以赋予所需表型效应。在另一种方法中，某种基因或基因部分以反义方向转录，可以通过阻止或抑制内源基因的表达而产生所需效应。

启动子是包含5′调节元件的多核苷酸分子，在活细胞中的总体基因表达上起重要作用。植物中起作用的分离的启动子可用于通过遗传工程方法改变植物表型。该方法中产生转基因植物的第一步包括将各种遗传元件装配成多核苷酸构建体。该构建体包括可转录多核苷酸分子(目标基因)，当它通过与目标基因操作性连接的启动子在植物细胞中表达(转录)时，赋予所需表型。构建体中的启动子对于其中同时含有的目标基因来说可以是同源或异源的。再通过各种植物转化方法，将构建体导入植物细胞中，产生转化植物细胞，从转化植物细胞再生转基因植物。启动子控制着与其操作性连接的目标基因的表达，因此能影响由转基因在植物中表达而赋予的特征或性状。

为了产生具有不同优良特性的转基因植物，最好是具有多种启动子以提供基因表达，使得基因以产生所需效应所必需的数量而被有效转录。遗传改良种质的商业化发展业已进步到可以将多种性状引入农作物的阶段，这一方法通常称为基因堆积方法(gene stackingapproach)。在该方法中，可以将赋予不同目标性状的多个基因引入植物。通常，在将多个基因引入植物时，重要的是每个基因都被调节或控制以达到优化表达，这导致对多种调节元件的需求。基于这些方面和其它方面的考虑，基因表达和调节元件多样性的优化控制在植物生物技术中显然是很重要的。

多种不同类型或类别的启动子都可用于植物遗传工程。可以根据时间范围、发育范围、转基因表达水平或组织特异性等特征，对启动子进行分类。例如，称为组成型启动子的启动子能够在多种组织中有效转录操作性连接的基因并表达这些基因。通过以所需方式(例如组成型、组织增强型或发育诱导型)分离有待转录和表达的基因上游5′调节区，可以获得不同类型的启动子。

大量的在植物细胞中有活性的启动子在文献中已有记载。它们包括在根瘤土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)根瘤诱导质粒上携带的胭脂碱合酶(nos)启动子和章鱼碱合酶(ocs)启动子以及花椰菜花叶病毒启动子，例如花椰菜花叶病毒(Cauliflower Mosaic Virus，CaMV)19S或35S启动子(美国专利5,352,605)，具有复制增强子的CaMV 35S启动子(美国专利5,164,316、5,196,525、5,322,938、5,359,142和5,424,200)和玄参花叶病毒(Figwort Mosaic Virus，FMV)35S启动子(美国专利5,378,619)。这些启动子和许多其它启动子已经用于产生构建体，用于在植物中进行转基因的表达。以下美国专利文献中描述了其它有用的启动子：5,391,725、5,428,147、5,447,858、5,608,144、5,614,399、5,633,441、6,232,526和5,633,435，所述文献全部通过引用结合到本文中。

为了产生植物油和其它性状，基因在种子中表达也需要启动子。种皮是母本源组织。一旦发生受精，种皮负责通过保护胚并提供充足养分而维持种子内受精生命的完整性，直到出现利于生长的条件时。本发明描述了在种皮中表达的启动子。