[发明专利]具有诱导和组织特异表达特性的启动子

说明书

技术领域

本发明涉及具有诱导和组织特异表达特性的启动子。

背景技术

重金属，如铜、锌等，可以作为酶或其它蛋白的辅助因子或结构组分，对植物正常的生长发育起着至关重要的作用。然而，当细胞内这些重金属离子的浓度升高时，将会对细胞产生毒害作用，并导致植物生长受到抑制。植物在长期的进化过程中，进化出一系列有效的分子机制用于重金属解毒，从而提高植物对重金属的耐受性，如利用一些生物分子对金属离子进行高度特异性螯合是其中最重要的机制之一。这些特异性的分子包括氨基酸、有机酸以及两类富含半胱氨酸多肽，植物螯合肽(phytochelatin，PC)和金属硫蛋白(metallothionein，MT)，金属硫蛋白可以结合金属离子，形成金属离子-硫簇，从而对胞内金属离子浓度的提高起到缓冲作用，降低重金属对细胞的毒性，在植物细胞中，PC的合成主要是由PC合成酶的转录后激活进行调控的，而MT蛋白是由一类基因(MT基因)所编码的。MT基因的转录过程中存在一系列精确的调控，因此对MT基因启动子进行分析和研究具有重要的意义，有助于揭示植物中MT基因的表达模式，如MT基因表达的组织特异性及其对金属诱导的响应特性等，并可以进一步为农作物的遗传改良提供新的材料。

到目前为止，已有100多个植物MT基因的全序列可以在数据库中直接获得。许多报导表明多数植物MT基因的表达具有组织特异性，而且这些基因编码的MT蛋白在许多植物的发育过程中发挥着重要的作用，如果实成熟、根的发育、栓化、授粉、种子成熟等过程中起着重要的作用。不同的MT基因由于不同的转录调控方式，因而具有不同的表达模式，编码的蛋白产物也特异地在相应的组织中发挥其功能。

在植物MT基因启动子对金属离子的响应特性方面，目前的研究报导还很少，还需要更加深入的研究，尤其是对金属响应的DNA顺式作用元件的鉴定等方面。现在植物中一个已知的金属响应元件是铜响应元件(copper response element，CuRE)，是研究人员从绿藻Chlamydomonas reinhardtii中分离得到的。CuRE含有一段保守的核心序列5’-GTAC-3’(Quinn JM，Merchant S(1995).Two copper-responsive elementsassociated with the Chlamydomonas Cyc6 gene function as targets fortranscriptional activators.Plant Cell 7，623-638.；Quinn JM，Barraco P，Eriksson M，Merchant S(2000).Coordinate copper-and oxygen-responsive Cyc6and Cpxl expression in Chlamydomonas is mediated by the same element.J.Biol.Chem.275，6080-6089.)。进一步的研究还发现了与CuRE结合的转录因子，铜响应因子(copper response regulator，CRR1)。在绿藻中，当铜缺乏时，CRR1可以结合到位点上，并激活下游基因的转录。另外也有报导证实，CuRE和CRR1在植物对镍离子的响应中也发挥重要的作用(Quinn JM，Kropat J，Merchant S(2003).Copperresponse element and Crr1-dependent Ni²⁺-responsive promoter for induced，reversible gene expression in Chlamydomonas reinhardtii.Eukaryot.Cell 2，995-1002.)。