[发明专利]棉花油菜素内酯合成酶GhDWF4基因的启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体而言，本发明涉及油菜素内酯合成酶 GhDWF4基因的启动子及其片段、含有该启动子及其片段的植物表达载体、 由所述植物表达载体转化的转化体、以及含有上述启动子及其片段的转基因植 物的制备方法。

背景技术

植物基因工程需要获得能调控功能基因在特定组织或部位表达的多种遗 传因子。一种主要的调控因子是启动子，它能控制基因的转录起始。在植物基 因工程中需要使用多种启动子。其中，在植物营养枝发生时期控制目的基因特 异表达的启动子有利于控制植物的生长性状；启动子在植物花蕾和子房形成时 期控制目的基因表达的特性可以用来调控植物的花蕾和子房的发育，从而调控 植物的果实和种子的产量和品质；在棉花纤维发育时期控制目的基因表达的启 动子有利于调控棉花纤维的生长发育。

在生产应用中，控制植物营养枝的发生具有重要的意义。例如，在棉花的 种植过程中，需要多次去掉多余的营养枝，以保证棉花的品质和产量；在林木 的种植过程中，需要去掉大部分侧枝，以保持主茎的生长优势，促进其及早成 材。目前已经发现了多种基因参与植物营养枝发育的调控过程(如：IFL1/REV、 SPS/BUS、CUC1/CUC2、AXR1-12、YUCCA、RMS1-5、Bi/TO、和LS等)，这 些基因编码的产物包括了转录因子和植物激素合成与运输相关的酶和蛋白。用 CaMV35S等强启动子增加或减少上述基因的表达水平，往往会影响植物正常 的生长发育，产生较大的不利性状。

棉花纤维是由棉花胚珠表皮细胞极度伸长形成的，在棉花纤维的生长发育 过程中，存在四个相互重叠的发育时期，即纤维起始分化期、纤维快速伸长期、 次生壁合成沉积期、和脱水成熟期。在这些过程中，棉花纤维的生长发育也受 到了多种基因表达的调控，如：植物激素合成酶基因、蔗糖合成酶基因、微管 蛋白合成酶基因、和expansin蛋白基因等。在棉花纤维特定的发育时期调控这 些基因的表达水平，可以用于改良棉花纤维的品质和产量。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种棉花油菜素内酯合成酶GhDWF4基因的 启动子序列及其片段，该启动子是以棉花油菜素内酯合成酶GhDWF4基因设计 引物，经YADE法获得的该基因上游2600bp长的序列，其可在棉花营养枝发生 时期和在棉花纤维中控制目的基因的特异表达。特别是，该启动子可以在新生 芽的生长锥、花蕾和子房上以及在棉花纤维发育的次生壁合成期驱动报告基因 的特异表达。

根据本发明的一个方面，棉花油菜素内酯合成酶GhDWF4基因的启动子具 有如SEQ ID NO.1的核苷酸序列，通过对该启动子进行了序列缺失分析，得到 了具有启动子功能的最低片段核苷酸序列，实验分析发现SEQ ID NO.1的第 2025-2600位核苷酸片段以及第2135-2600位核苷酸片段不能驱动报告基因的 转录，而第1488-2600位核苷酸片段能够正常驱动报告基因的转录。而且第 1488-2600位核苷酸片段具有驱动基因表达的特异性，可以判断1488-2135位的 核苷酸片段为GhDWF4启动子的核心区域，在该区域存在驱动基因表达特异性 和表达水平的重要元件。此外，SEQ ID NO.1的第930-2600位核苷酸片段和第 4-2600位核苷酸片段也能够正常驱动报告基因的转录，而且在正常的棉花栽种 条件下，这两个启动子片段驱动基因表达的特异性与该启动子序列第 1488-2600位核苷酸片段的驱动基因表达的特异性相同。因此作为启动子序列， 其至少含有SEQ ID No.1的第1488-2600位核苷酸片段，也可以含有930-2600位 核苷酸片段和第4-2600位核苷酸片段，启动子的全序列为如SEQ ID NO.1所 示。

本发明的又一个目的在于提供含有GhDWF4基因启动子或其片段的植物 表达载体。所述含有GhDWF4基因启动子或其片段的植物表达载体是采用基 因工程方法，将GhDWF4基因启动子或其片段插入到适宜的表达载体中而获 得。

根据本发明的一方面，构建了含有GhDWF4基因启动子及其片段的 pBI121-D4P植物表达载体，其具有如图5所示的结构。

本发明的又一个目的在于提供含有GhDWF4基因启动子序列的转化体。 将上述植物表达载体转化适宜的宿主即可获得本发明的转化体。