[发明专利]荠菜CBF途径关键基因CbCBF的启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明属于分子生物学、植物基因工程技术领域。具体涉及植物逆境诱导启动子的克 隆及其应用。通过鉴定、克隆一个荠菜受低温诱导的、能调控冷诱导基因的转录因子基因 的启动子，将其应用于植物逆境基因特别是用于植物抗寒基因的遗传转化，达到提高植物 抗寒性的目的。

背景技术

植物对环境变迁及不良环境有足够的适应性和抵抗能力，这种抗逆性既受系统进化的 遗传基因型控制，又受个体发育中的生理生态因素制约。温度作为重要的环境因子之一， 限制植物的分布及生长和产量，对植物生长发育起着决定性作用(Viswanathan C，Zhu JK. Molecular genetic analysis of cold-regulated gene transcription.Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci.2002，357(1423)：877-886.)。随着转基因技术的日益成熟，人们已从植物中分离了大批 抗寒相关基因(蔺忠龙，李维薇，白现广，吕广磊，程在全.植物抗冻基因最新研究进展，北方 园艺，2009(1)：119-123)用于抗寒植物的培育。但利用抗寒相关基因进行转基因抗寒植物培 育时均发现在获得优良低温抗性植株的同时，普遍出现不同程度的生长延滞(retardation) 现象。主要是利用抗寒相关基因进行的转基因植物都是在组成性启动子CaMv(cauliflower mosaic virus)35S驱动下产生的。这种基因的组成性表达对植物的生长造成了一定的影响。 为了克服转基因植物出现的生长延滞现象，人们开始利用冷诱导特异性启动子代替组成性 启动子。冷诱导基因RD29A(来源于拟南芥COR78基因)启动子驱动的转基因植株的研 究表明，转基因植株的生长延滞比CaMV35S启动子驱动的转基因植株所表现出来要轻微 得多(Kasuga M，Miura S，Shinozaki K.A combination of the Arabidopsis DREB1A gene an d stress-inducible RD29A promoter improved drought and low-temperature stress tolerance in tobacco by gene transfer.Plant Cell Ph siol，2004，45：346-350)。利用特异性的诱导型启动子避 免外源基因在宿主植物中非特异性的持续、高效表达已经得到广泛共识，但是真正能应用 于生产实际的特异性启动子不多，而冷诱导型特异启动子更少。目前特异启动子的克隆及 其结构功能的研究是转基因植物研究中的一个热点，也是一个生发点。这一领域的研究成 果将极大推动转基因植物基础研究的进展，加速转基因植物的产业化。

荠菜(Capsella bursa-pastoris)是一种1年或2年野生的草本植物，平铺地面，喜阴， 在南方是随处可见的一种可食用的蔬菜，属于十字花科、荠菜属Capsella Medik，在低温 条件下能够正常生长发育并结实。以前的研究证实荠菜中存有CBF抗逆应答机制，荠菜中 的CBF基因(GenBank登录号：AY391121)的全长cDNA序列1034bp，包括一个双向的 核定位序列(NLS)结构域，一个推定的60个氨基酸基元的AP2结构域和一个ALA-Rich 结构域。冷适应分析表明荠菜中的CBF基因的表达受冷诱导调节(Wang X，Liu S，Liu X， Chen Z，Liu X，Pang Y，Sun X，Tang K.Molecular Cloning and Characterization of a CBF Gene from Capsella bursa-pastoris.DNA sequence.2004，15(3)：180-187)。本发明所涉及的荠菜 CBF途径关键基因CbCBF基因的启动子是从荠菜叶片的总DNA中克隆到的。目前尚未发 现利用荠菜CBF途径关键基因CbCBF基因启动子用于培育耐寒植物的相关报道。

发明内容

本发明的目的是克隆、鉴定一个低温强烈诱导表达的植物内源启动子，并利用该启动 子构建抗寒相关基因表达载体，通过遗传转化方法达到提高植物的抗寒性，最终获得抗 (耐)寒能力明显增强的优良植物品种。