[发明专利]一种植物盐诱导表达启动子

说明书

技术领域

    本发明主要涉及一种植物盐诱导表达启动子、含有该表达启动子的植物表达载体和转化子及该启动子在植物中的盐诱导表达的应用，属于基因工程领域。

背景技术

盐胁迫是自然界中主要的非生物胁迫之一，土壤中高浓度钠离子对许多植物的生长和发育造成很大的伤害。土壤盐碱化和次生盐碱化问题，已经成为世界灌溉农业可持续发展的制约因素。随着人口的增长以及水资源的匮乏，提高水资源利用效率、充分开发和利用盐碱地已成为关系国计民生的重要课题。近年来，随着对拟南芥、水稻等模式植物的深入研究和生物技术的迅速发展，已为培育高度耐盐性作物新品种提供了新思路、新材料和新方法，利用分子生物学方法和手段发现新的遗传资源是培育高度耐盐耐旱新品种的重要环节。

随着分子生物学技术以及植物基因工程的迅速发展，利用转基因技术来改变一些作物的性状，提高其对外界胁迫条件的耐受性从而增加作物的产量已经成为一种重要的技术。外源基因在转基因植物中低水平表达和非特异性表达是制约植物基因工程发展的一个重要因素，主要原因是缺少理想的启动子。

常见的启动子可分为组成型启动子、组织特异启动子和诱导表达启动子。不同启动子驱动基因表达的强度相差极大，并具有明显的种属特异性。在某些情况下，一种类型的启动子往往兼有其他类型启动子的特性。在植物基因工程中大量应用组成型启动子，使用组成型启动子可以提高外源基因的表达强度，对目的基因的表达有很强的促进作用，但是随之也带来了一些问题，如组成型启动子使基因产物在宿主的整个生命周期以及所有的组织器官持续表达不仅造成了宿主体内资源的浪费，而且往往导致转基因材料的某些性状的改变，影响转基因材料的正常发育，使其出现发育迟缓，植株矮化等现象。如Nakashima等在水稻中用玉米的泛素基因启动子组成型表达OsNAC6基因，虽然具有抗旱和耐盐功能，但其造成植株生长期延长，产量降低。此外组成型表达某些基因虽然可以增加作物的抗逆性，但是对转基因作物的安全性也造成一定的影响，比如组成型表达抗虫基因可以在一定程度上防止病虫害，但其编码白也存在与果实或者种子中，给转基因材料的释放造成一定的困难。

组织特异启动子由于其表达的空间特异性，可将外源基因在转基因植物中定位表达，这不但可以降低植物负担、减轻对作物农艺性状的影响，而且还能提高外源基因产物在特定部位的浓度，增加转基因的效果。与组成型表达启动子相比，诱导型启动子驱动的外源只在特定的环境或者组织中才高强度表达，因此可以根据实验需要来控制目的基因的时空表达。Kazuo等人在水稻中过表达OsNAC6基因，利用组成型启动子导致水稻生长延迟产量降低，但是利用其本身的启动子就可以解决这个问题。Aryadee等在烟草中利用启动子Rab16A表达自身基因，发现只有在胁迫条件下该基因才能在叶中大量表达，从而提高其抗逆性，而且转基因植株与对照相比其形态发育以及产量都没有受到影响。因此，诱导型表达启动子在植物抗逆基因工程中亟待开放应用。

作为植物的地下部分，根直接与土壤接触，承担着从土壤中吸取水分和养分、运输物质和储存营养等功能，因此研究根特异性表达启动子具有重要的应用价值。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。

目前已知的根特异性表达启动子不多。在植物内源的根特异性启动子开发应用之前，使用农杆菌Ri质粒中的一个根特异的基序rolD。最近几年人们也寻找到一些根特异性启动子，如利用拟南芥的黑芥子酶基因启动子 PYK10调控CKX3基因，使该基因在根中表达，促进根的加快生长，提高了作物抗旱和吸收矿物质的能力；用根特异表达启动子Rcc3驱动OsNAC10，发现特异性表达该基因后，植株根的直径变粗，并能在干旱胁迫下增加植物产量。

综上所述，在植物中，合理使用根胁迫诱导特异性启动子能明显改善植物性状，但应用于水稻等禾谷类作物基因工程遗传载体构建中能够选用的植物内源根特异性启动子依然较少，因此发展更多的水稻等禾谷类作物的根特异性启动子对基础研究和生产应用都具有重要意义。而关于水稻基因pOsRAV69启动子在盐胁迫条件下，调控外源基因根特异性表达及应用目前还未见相关报道。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种一种植物盐诱导表达启动子、含有该表达启动子的植物表达载体和转化子及该启动子在植物中的盐诱导表达的应用。