[发明专利]来自水稻的启动子序列及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及到来自水稻的启动子序列，这个启动子序列的应用方法和 含有这个启动子序列的植物。

背景技术

农作物具有对无机氮肥料的依赖性，无机氮主要是以硝酸盐，铵盐的 形式存在。每年，全世界范围内约有85～90MMt含氮肥料加入到土壤中。 这个数量一直在上涨，1930年为1.3MMt，1960年为10.2MMt。到2050年， 预计会增加到240MMt(Tilman et al.，1999，Proc.Nat.Acad.Sci.USA. 96：5995-6000).估计约有利用的氮50％到70％从植物的土壤中流失。 因为NO₃^-是可溶的，而且不能在土壤基质中保留，过剩的NO₃^-经水浸出 后可由微生物利用。

改善农作物氮利用率是很重要的，原因有两个。第一，商品肥料的应 用说明了其中主要消耗与高产农作物的生产有关。第二，减少氮肥料在生 态系统中的流失对环境有益处。对环境影响包括土壤质量的恶化，污染和 卫生公害。

丙氨酸是植物中一个很普遍的氨基酸。丙氨酸由可逆反应中来自丙酮 酸盐和谷氨酸盐的丙氨酸氨基转移酶催化合成的，如图1所示。丙氨酸是 一种可以在其它特定环境条件下增加的氨基酸，如在干旱和缺氧的情况下 (Muench and Good，1994，Plant Mol.Biol.24：417-427；Vanlerberge et al.，1993，Plant Physiol.95：655-658)。丙氨酸浓度在厌氧状态下的根 组织部分大量的增加。例如，在厌氧状态下24h后，丙氨酸浓度在大麦根 部增加了20倍。在稷中，丙氨酸氨基转移酶基因是经光照诱导，植物由缺 氮状态恢复(Son et al.，1992，Arch.Biochem.Biophys.289：262-266). Vanlerberge等人(1993)指出在缺氮厌氧的藻类中，以氨水形式添加的氮 有93％的N15标记直接并入丙氨酸中。因此，丙氨酸是植物应激反应中一 个重要的氨基酸。

US 6,084,153指出了芸苔植物根部丙氨酸氨基转移酶的诱导作用，产 生了氮的有效表现型。

WO 01/55433指出了芸苔细胞组织膨胀基因-26(btg26)的应用。细胞 组织膨胀基因-26蛋白最近被命名为遗蛋白。(Tang et al.，2002，FEBS Lett.516(1-3)：183-186).油菜由含有可操作连接btg26启动子的丙氨 酸氨基转移酶基因的构造转化。转基因植物在根组织具有隆起的现象。

US2005/0044585显示出启动子LeAMT1，LeNRT1，GmNRT2，KDC1，PHT1， GOGAT，OsRAB5和ALF5的应用，这些启动子的基因表达具有对根的专一 性，该表达为编码氮利用蛋白如，丙氨酸氨基转移酶，的基因表达。

水稻中氮利用率的增加在技术中是期望得到的。2006年，世界范围的 种植水稻的栽培面积为151,730,000公顷，氮消耗估计为11，963MMt。因 此，水稻中氮利用率的改进不仅仅减少植物生产的成本，而且可以减少氮 肥料对于环境的有害影响，包括由过量氮流失引起的大量藻类的死亡和分 解，导致世界上海洋死区的扩大。

发明内容

本发明的目的是提供一种来自于水稻的启动子序列，该启动子序列的 应用方法和含有这些启动子序列的植物。

在一个实施例中，本发明提供了一种方法，通过该方法水稻被修饰来 表达靶基因或采用可操作连接到编码区的一个启动子序列的目的编码区。 在另一个实施例中，本发明也提供了增加生物量和种子量的水稻植物的生 产方法。通过增加生物量和种子量，获得的水稻对环境有益处，可以维持 一个可观的产量，同时减少了对高浓度氮的需求。

离体的的水稻遗蛋白(OsAnt1)启动子序列包含有SEQ ID NO：1和它 的活性片段。

本发明还提供了一个基因构造，这个基因构造含有一个OsAnt1启动子 序列，这个启动子序列含有SEQ ID NO：和编码靶蛋白的可操作连接目的编 码区的活性片段。这个靶蛋白可以是氮利用蛋白，例如丙氨酸氨基转移酶。