[发明专利]棉花表面受体蛋白基因Gbvdr3的启动子及其应用

说明书

一、技术领域

    本发明涉及棉花表面受体蛋白基因Gbvdr3的启动子及其应用，属于生物技术领域。用于通过植物基因工程技术改善植物抗病性，抗逆性和其他有益的生产性状。

二、背景技术

表面受体蛋白（RLP）基因具有跨膜结构域和胞外富含亮氨酸重复（LRRs）结构域。它们通过胞外LRR结构域与胞外信号分子，如离子、小分子或多肽等的特异结合来进行跨膜传递信号的功能。这类基因的生物学功能包括参与抗病抗逆反应，植物形态建成等。RLP参与的抗病反应属于植物的先天免疫，即识别微生物相关分子模式（MAMP或PAMP）后介导基础抗性。参与植物抗病反应的表面受体蛋白（RLP）基因包括，番茄黄萎病抗性基因Ve1和Ve2（Kawchuk et al, 1999; Fradin et al, 2009; Fradin et al, 2011）；番茄叶霉病抗性基因Cf-9（Jones et al, 1994）;烟草和番茄的绿色木霉抗性基因LeEIX2（Ron et al, 2004），苹果黑星病抗性基因HcrVfa1，HcrVfa2（Belfanti et al, 2004;  Malnoy et al, 2008）；拟南芥AtRLP52和AtRLP30分别与白粉病和丁香假单胞杆菌抗性相关（Ramonell et al, 2005；Wang et al, 2008）等。

RLP类基因在染色体上的结构具有明显的特征，它们多以基因家族形式存在，如大部分Cf基因以成簇的方式分布在染色体上（Kruijt et al, 2004）；Ve1和Ve2位于同一个基因位点（Kawchuk et al, 1999）；LeEIX位点含有3个同源基因（Ron et al, 2004）；苹果的黑星病抗性位点Vf含有HcrVfa1, HcrVfa2，HcrVfa3和HcrVfa4这4个同源基因（Malnoy et al, 2008）。相当多的研究成果证明不同的基因家族成员可能识别不同的病原小种并诱导专一性的抗性反应。如Cf-2, Cf-4, Cf-4E, Cf-5, Cf-9和9DC分别识别叶霉病的效应因子 Avr2, Avr4, Avr4E, Avr5 和 Avr9（Jones DA et al，1994；Thomas CM et al, 1997; Kruijt M et al, 2004）。同一个位点的基因家族成员有些对已有的病理小种不存在抗性，它们可能在基因进化过程中发挥一定的作用。如Ve位点中只有Ve1基因起抗病作用（Fradin EF et al, 2009）；LeEIX位点中只有LeEIX2有抗病作用（Ron M et al, 2004）；Vf位点中只有HcrVfa1和HcrVfa2有抗病作用（Belfanti E et al, 2004; Malnoy M et al, 2008）。

除了参与植物的基础抗性，这类基因还参与器官发育，形态建成等。拟南芥CLV2参与茎尖和根分生组织形成（Fiers et al, 2005；Jeong et al, 1999）；玉米的FEA2维护茎尖分生组织（Taguchi-Shiobara et al, 2001）；拟南芥TMM参与气孔的发生与发育（Yang and Sack, 1995; Nadeau and Sack, 2002）。

正是由于表面受体蛋白（RLP）基因的生物学功能复杂多样，其启动子也必定随其功能变化具备特定的表达特征。位于基因5' 端上游的启动子是基因转录调控的中心，是一种重要的顺式作用元件，它能决定基因转录的方向和效率。对于基因功能的研究，启动子的研究是必不可少的。另外一方面，在组织特异性启动子调控下，外源基因在某些特定的器官或组织中表达，不但可以避免植物能源的不必要浪费、减轻对作物农艺性状的影响，还可以使外源基因的表达产物在特定部位积累，增强转基因的效果，并表现出发育调节的特性。利用组织特异性启动子或诱导型启动子来驱动相关基因的表达成为转基因育种有效的途径之一。

Gbvdr3是来源于黄萎病抗性材料H7124的一个表面受体蛋白基因，与番茄Ve1具有一定的相似性，该基因对黄萎病诱导具有响应。本发明提供了Gbvdr3的启动子序列。

 

三、发明内容

技术问题

本发明的目的是：提供了一个棉花组织特异性启动子，该启动子在植物的根、花器官和种子中能够特异表达。可以利用本发明启动子构建成各种植物表达载体，应用于转基因研究以及抗病、抗虫育种工作中。

技术方案