[发明专利]病毒启动子、其截短物以及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及植物分子生物学领域，更具体而言涉及植物中基因表达的调节。

背景技术

植物基因工程的最新进展已经使得工程改造出下述植物成为可能，所述植物具有改进的特征或者性状，如抗病性、昆虫抗性、除草剂抗性、从该植物获得的最终消费产品的提高的稳定性或者货架期以及植物可食部分的改进的营养品质。因此，来自与该植物不同的来源、但经工程改造以赋予不同或者改进的特征或者性状的一个或者多个所需基因可以掺入到该植物的基因组中。然后，一个或者多个新基因可以在该植物细胞中表达以表现所需的表型，如新的性状或者特征。

适当的调节信号必须存在并且相对于该基因处于适当的位置，以便获得新插入的基因在该植物细胞中的表达。这些调节信号可以包括启动子区、5'非翻译前导序列和3'转录终止/聚腺苷酸化序列。

启动子是这样的DNA序列，其引导植物的细胞装置以从启动子下游(3')的连续编码序列产生RNA。启动子区影响到产生该基因的RNA转录物的速率、发育阶段和细胞类型。将RNA转录物加工以产生信使RNA(mRNA)，后者充当RNA序列翻译成所编码的多肽的氨基酸序列的模板。5'非翻译前导序列是mRNA的位于蛋白编码区上游的区域，其可以在mRNA的起始和翻译中起到作用。3'转录终止/聚腺苷酸化信号是蛋白质编码区下游的非翻译区域，其在植物细胞中发挥作用以引起RNA转录物的终止和向该RNA的3'末端添加聚腺苷酸核苷酸。

异源DNA序列在植物宿主中的表达有赖于在该植物宿主中起作用的有效连接的启动子的存在。所选择的启动子序列的类型基于该生物体内何时和何处需要异源DNA的表达。在需要在特定组织或者器官中表达的情况下，可以使用组织偏好的启动子。在需要响应于刺激而表达基因的情况下，诱导型启动子是首选的调节元件。相比之下，在需要在植物各细胞中连续表达的情况下，采用组成型启动子。

诱导型启动子是能够响应诱导物而直接或者间接激活一个或者多个DNA序列或者基因的转录的启动子。在不存在诱导物的情况下，DNA序列或者基因将不转录。诱导物可以是化学剂如代谢物、生长调节剂、除草剂或者酚类化合物，或者直接施加在该植物上的生理胁迫如寒冷、热、盐、毒素。在抗击植物害虫的情况下，还期望具有由植物病原体诱导的启动子，所述植物病原体包括植物昆虫害虫、线虫或者病害物(disease agent)如细菌、病毒或者真菌。与病原体接触将诱导转录的激活，从而病原体抗击蛋白将在它将有效防护该植物的时间产生。病原体诱导的启动子还可以用来检测与病原体的接触，例如通过可检测标志物的表达来检测，从而可评估是否需要施加杀虫剂。可以通过以下方式使含有诱导型启动子的植物细胞暴露于诱导物：通过将该诱导物例如通过喷雾、灌溉、加热而外施于该细胞或者植物，或者通过暴露于该有效病原体。

组成型启动子是这样的启动子，其引导基因在植物各个部分中以及连续地在植物发育过程中表达。一些广泛用于诱导转基因植物中异源基因的表达的组成型启动子的例子包括来自根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)的胭脂氨酸合酶(NOS)基因启动子（美国专利号No.5,034,322）、花椰菜花叶病毒(CaMv)35S和19S启动子（美国专利号No.5,352,605）、那些衍自已知在大多数细胞类型中表达的几种肌动蛋白基因中任一种肌动蛋白基因的启动子（美国专利号No.6,002,068）以及遍在蛋白启动子（Christensen等人，(1989)，《植物分子生物学》(Plant Mol.Biol.)，12:619-632，和Christensen等人，(1992)，《植物分子生物学》(Plant Mol.Biol.)，18:675-689）（遍在蛋白是一种已知在许多细胞类型中积累的基因产物）。

在转化载体的表达构建体中可以包括位于核心启动子序列上游和/或下游的另外的调节序列，以在转基因植物中导致异源核苷酸序列的不同水平的表达。因此，通过使用基因工程技术对植物进行遗传变更以产生具有有用性状的植物，这要求有多种启动子可供利用。

为了使转基因植物技术的商业应用最大化，重要的是引导所引入的DNA以位点特异性方式表达。例如，需要在受病原体攻击的组织中产生毒性防御化合物，但在要收获并由消费者食用的组织中却不产生。通过以位点方式引导所需的蛋白质或者化合物的合成或者贮藏，可以像工厂或者生产系统一样操纵植物，以便得到各种各样具有商业用途的化合物。细胞特异性启动子使得能够引导化合物在空间上和时间上合成到高度专化的组织或者器官，如根、叶、维管组织、胚、种子或者花。