[发明专利]水稻根特异性启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种水稻基因OsGCW14基因启动子序列，即从该基因ATG上游开始-1-1920bp之间的核苷酸序列，该启动子序列能够在水稻转基因调控体系中驱动目标基因在根中特异表达及应用。

背景技术

植物基因能够正常表达是依赖基因上游的启动子序列。在植物基因工程中，我们可以利用具有不同表达调控水平的启动子来驱动目标基因的表达。其中在植物中使用最广泛的启动子为CaMV35S启动子。该启动子是烟草花叶病毒基因的启动子，能在大部分植物中对异源基因进行启动表达，是组成型启动子(Chua NH，Benfey PN.The cauliflower mosaic virus35S promoter：combinatorial regulation of transcription on plants.Science，1990，250：959-966)。从病毒中克隆出来的基因启动子序列应用到植物基因工程中，可能存在潜在的生物不安全性，因此，人们也从植物本身克隆活性强的组成型启动子。例如来源于拟南芥的PTSB1和PPHYB启动子(Naomi SS，Ichiro M.Constitutive promoters available for transgene expression instead of CaMV35S RNA promoter：Arabidopsis promoters of tryptophan synthase protein subunit and phytochrome B.Plant Biotechnology，2002，19(1)：19-26)。广泛应用于单子叶植物转基因工程中，并作为研究的水稻Actinl和玉米Ubiquitin启动子，据报道，这些启动子在大麦和玉米中的表达效率是35S的15倍(Schledzewski K，Mendel RR.Quantitative transient gene expression：Comparison of the promoters for maize polyubiquitinl，rice actin 1，maize-derived Emu and CaMV 35S in cells of barley，maize and tobacco.Transgenic Res.1994，3：249-255)。

尽管组成性启动子能高效、非特异性地启动外源基因表达，但在实际应用中逐渐暴露出一些问题，这种外源基因的组成型表达往往会造成大量异源蛋白的积累，从而打破植物原有的代谢平衡，妨碍植物的正常生长。例如生长迟缓、生育期长、甚至不育和死亡(Pina MT，Skinner JS，Park EJ，Jekni Z，Hayes PM，Thomashow MF，Chen T.Use of a stress inducible promoter to drive ectopic AtCBF expression improves potato freezing tolerance while minimizing negative effects on tuber yield.Plant Bioteech J，2007，5：591-604)。因此，能够驱动外源基因在植物组织器官中定时、定点表达的组织特异性启动子逐渐成为研究的重点。

作为植物的地下部，根直接与土壤接触，从土壤中吸取水分和养分、运输物质和储存营养等，是植物极其重要的生理器官，因此研究根特异性启动子具有实在的应用价值。如利用根特异性启动子可以改善植物根的生长，提高植物的抗旱耐盐能力，增加根的分泌物，对土壤污染进行生物修复等。同时利用根特异性启动子研究植物根的发育、根系的形态建成和根构型的重建并进行作物的遗传改良培育高产稳产的作物新品种具有重要的意义。