[发明专利]一种植物衰老特异性启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域；更具体地，本发明涉及一种植物衰老特异性启动子及其应用。

背景技术

启动子是指基因中一段能准确有效起始基因转录的DNA序列，通常位于基因上游。启动子是基因表达调控的重要元件，它与RNA聚合酶及其他蛋白辅助因子等反式作用因子(转录因子)相互作用来调控基因转录的水平及其时空表达的特异性。

目前使用最广泛的组成型启动子是烟草花叶病毒(CaMV)35S启动子。同时，人们高度重视从植物本身克隆组成型启动子并初见成效，肌动蛋白(Actin)和泛素(Ubiquitin)等基因的启动子已被克隆。Mariani等成功地利用烟草花药绒毡层特异表达基因启动子TA29驱动核酸酶Barnase、RnaseT1基因在花药中特异表达，破坏绒毡层，获得雄性不育油菜，这是首次通过基因工程创造出雄性不育系。小麦叶中表达ipt基因，提高细胞分裂素含量，可使叶绿素降解减缓，叶衰老变慢。

目前植物转基因技术通常使用的是组成型表达启动子，例如花椰菜花叶病毒CaMV 35S启动子。但组成型启动子调控的基因在植物发育各个时期和组织都是持续高效表达的，没有时空的特异性，对于植物来说不但是一种不必要的资源浪费，不利于植物的健康发育，而且一些本来是可能改变农艺性状的基因如果在不必要的部位和时期表达，反而可能会对植物的生长发育带来一定的毒害作用。

综上，有必要开发新的具有特定功能的启动子，以有效地、准确地改变植物的农艺性状，实现植物的品种改良。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植物衰老特异性启动子及其应用。

在本发明的第一方面，提供一种分离的植物(如植物的叶片)衰老特异性启动子，所述的启动子：

(a)位于脱镁叶绿酸氧化酶编码基因的5’端及其上游；

(b)碱基长度为500-3000个；

(c)具有引发转录的必要位点及转录起始点；且

(d)具有响应植物衰老信号并启动目的基因特异性表达功能。

在一个优选例中，所述的脱镁叶绿酸氧化酶来源于拟南芥(Arabidopsisthaliana)。

在另一优选例中，(a)中，位于脱镁叶绿酸氧化酶基因上游-2800至编码区第200位。较佳地，位于脱镁叶绿酸氧化酶上游-2000至编码区第200位；更佳地，位于脱镁叶绿酸氧化酶上游-1907至编码区第186位。

在另一优选例中，所述的启动子含有TATA-盒结构。

在另一优选例中，所述的植物是十字花科植物。

在另一优选例中，所述的植物是拟南芥。

在另一优选例中，所述的启动子是：

(1)SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列的启动子；

(2)核苷酸序列与SEQ ID NO：1有95％以上相同性且具有响应植物衰老信号并启动目的基因特异性表达功能的启动子；或

(3)核苷酸序列与SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列完全互补的启动子。

在本发明的另一方面，提供一种载体，所述的载体含有所述的启动子。

在另一优选例中，所述的载体还含有与所述的启动子可操作地连接的目的基因。

在本发明的另一优选例中，所述的目的基因是结构基因。

在本发明的另一优选例中，所述的目的基因可编码具有特定功能的蛋白。

在本发明的另一优选例中，所述的目的基因是外源基因。

在本发明的另一优选例中，所述的目的基因包括(但不限于)：β-葡萄糖苷酶(GUS)基因，细胞分裂分化相关基因(包括细胞分裂素等)、生长素代谢途径相关基因(包括生长素合成和降解相关基因，生长素转运基因等)，营养运输相关基因(如异戊烯基转移酶基因)，改善植物品质或性状或表型相关的基因(如人乳铁蛋白基因、赖氨酸合成酶基因、beta胡萝卜素合成基因、直链与支链淀粉合成酶基因等)、以及种子中激素合成相关基因等。

在本发明的另一优选例中，所述的目的基因位于所述启动子的下游，且与所述启动子区直接邻近的编码基因的序列。通常，所述启动子与目的基因的间隔小于1000bp(优选的，小于500bp；更优选的，小于100bp；最优选的，小于50bp)。

在本发明的另一方面，提供一种遗传工程化的宿主细胞，所述的细胞：

含有所述的载体；或

其基因组中整合有外源的所述的启动子。

在本发明的另一方面，提供一种使目的基因在植物衰老进程中表达的方法，所述的方法包括：