[发明专利]调控基因的花药特异性表达的序列及其在生产雄性不育植物和杂种种子中的应用

说明书

本案是分案申请，母案申请号为01808867.8(国际申请号为PCT/ES01/00127)；申请日为2001年3月30日，发明名称为“调控基因的花药特异性表达的序列及其在生产雄性不育植物和杂种种子中的应用”。

发明领域

农业。本发明涉及获得调控DNA序列(启动子)，和应用所述的序列构建新的能够在转基因植株的花药中特异表达的嵌合基因。同时本发明还涉及雄性不育植株和杂种种子的生产。

发明背景

为了激发转基因植株的花药中特定基因的特异表达，已经分离鉴定并应用了不同的启动子。这些启动子的表达对花药的给定组织是特异的。其中一些应用于细胞缺损(cellablation)技术来生产对生产杂种种子具有很大利用价值的不育植株。当前，植物细胞的遗传缺损用于研究特异的组织或器官中细胞功能与信号传导，并用于产生雄性不育(雄性-不育)。

遗传缺损基于诱导细胞死亡，通过表达任何一种能够摧毁细胞完整性的酶如蛋白酶，脂肪酶和RNA酶(例如芽孢杆菌RNA酶和T1RNA酶)而实现。采用将有毒物质引入细胞的办法也可达到同样的效果(DayCD and Irish VF.Trends Plant Sci.，2：106-111，1997)。后一种方法的事例是应用灭活核糖体的多肽，例如白喉棒杆菌(Corynebacterium diphtheria)(DTA)中毒素的A链和铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)中的外毒素A。几个小组提出通过生长调节因子的过量表达产生雄性不育。采用非植物基因如Ti质粒的基因1和2，或Ri质粒的基因rolA，B和C合成植株生长素和细胞分裂素，代表这些方法，其中由于表达的规模和不恰当的表达时机这些因子变成了毒素。

通过促使细胞对特异的缺损试剂敏感而不是直接摧毁组织的方法也有所开发。这个方法的实例是应用先前已知基因的“反义”RNA。这提供了对化学试剂的遗传抗性，如对除草剂的耐药性(Fabijanski SF等，In vitro Cell.Dev.Biol.28：46-52，1992)。反义RNA的效果在于特异性的去除化学抗性，如在花粉中，如此以来应用这种除草剂导致花粉的破坏。这种方法将除草剂转化成杀配子剂。

为了得到有效的遗传缺损，关键是得到只在它表达的地方起作用的细胞毒素基因以及调控该细胞毒素基因时空表达的合适的启动子。因此，表征不同类型细胞和/或花药的不同分化阶段中的活性基因启动子，允许以细胞缺损的办法来检测配子形成时期花药不同组织的功能(Mariani C等.Nature，347：737-741，1990；Paul W等，Plant Mol.Biol.，19：611-622，1992；Hird DL等.，Plant J.，4：1023-1033，了1993)，重点特别在于细胞间相互作用(Roberts MR等.，Sex.PlantReprod.，8：299-307，1995)。相似的，大型生产种子公司利用这种办法开发雄性不育，在获得杂种种子的过程中雄性不育是富有价值的特点(Williams ME，Trends Biotechnol.，13：344-349，1995)。