[发明专利]甘油磷酸脂酰转移酶基因启动子区序列在作物遗传改良中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物育种领域，具体涉及利用基因工程技术获得一种甘油磷酸 脂酰转移酶(LAPPT)基因启动子，并将其应用于水稻胚乳转基因操作和遗传 改良。

背景技术

胚乳是作物种子中重要的淀粉和和蛋白质储藏的组织类型，世界粮食生产 中60％的能量和蛋白质均来源于作物的胚乳。在作物转基因研究过程中，相对 于其它表达器官和组织类型，应用作物的胚乳作为异源基因或蛋白表达的平台 具有成本低、易于控制、产量大、生产过程安全等诸多优势(Takaiwa et al，2007， Endosperm tissue is a good production platform for artificial recombinant proteins in transgenic rice.Plant Biotechnol J，5，84-92.；Wu et al，2007，Oral immunization with transgenic rice seeds expressing VP2 protein of infectious bursal disease virus induces protective immune responses in chickens.Plant Biotechnol J.5，570-578)。 目前，通过遗传修饰的方式对作物胚乳中的产物组成进行修饰是目前重要的研 究方向，也取得了一定的研究成果(Bajaj and Mohanty，2005，Recent advances in rice biotechnology--towards genetically superior transgenic rice.Plant Biotechnol J， 3(3)，275-307)。然而，在以往应用转基因方式改良作物胚乳的研究中，由于缺 乏有效的胚乳特异启动子使得相关研究进展十分缓慢。因此，筛选和克隆新的 胚乳特异启动子类型并将外源基因特异表达在作物的胚乳中将是今后有关作物 遗传改良研究的热点之一。

在以往的作物遗传改良过程中，重复的使用同样的启动子类型是导致转基 因沉默的主要原因(Bhullar et al，2003，Strategies for development of functionally equivalent promoters with minimum sequence homology for transgene expression in plants：cis-elements in a novel DNA context versus domain swapping.Plant Physiol， 132，988-998)。为了达到多基因转化的目的，需要在作物的遗传改良中开发一 系列具有组织特异型和高效表达的启动子类型。在前期的研究过程中，研究者 已经陆续从水稻、小麦、玉米和大麦中筛选到了一些胚乳特异启动子 (Rasmussen and Donaldson，2006，Investigation of the endosperm-specific sucrose synthase promoter from rice using transient expression of reporter genes in guar seed tissue.Plant Cell Rep，25，1035-1042；Qu and Takaiwa，2004，Evaluation of tissue specificity and expression strength of rice seed component gene promoters in transgenic rice；Plant Biotechnol J，2，113-125；Lamacchia et al，200l， Endosperm-specific activity of a storage protein gene promoter in transgenic wheat seed.J Exp Bot，52，243-250；Wiley et al，2007，Promoter analysis and immunolocalisation show that puroindoline genes are exclusively expressed in starchy endosperm cells of wheat grain.Plant Mol Biol，64，125-136；Russell and Fromm 1997，Tissue-specific expression in transgenic maize of four endosperm promoters from maize and rice.Transgenic Research，6，157-168)。然而，从实际的 应用效果上来看，目前可以成功应用作物遗传改良的启动子类型依然十分有限， 而且无法有效的针对作物重要的储藏器官——种子进行定向的修饰和改良。