[发明专利]一种水稻胚乳特异性表达启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术和植物基因工程技术领域。具体而言，本发明涉及一种水稻基因表达启动子及其应用，该启动子能够在水稻转基因调控体系中驱动目标基因在胚乳中表达。

背景技术

植物种子不仅贮存有作为人类和动物食用植物蛋白主要来源的大量蛋白质，而且植物种子还可用作生物反应器，用来生产在医疗和工业领域中具有重要价丬的蛋白质。其中，为了控制外源基因在转基因植物种子中高效专一表达，寻找具有种子特异表达特性的启动子或其相关调控序列具有重要意义。

启动子是指基因中一段能准确有效起始转录的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聚合酶及其它蛋白辅助因子等反式作用因子相互作用从而调控基因在转录水平的表达。近年来，随着人们对种子特异性启动子结构、功能的深入研究，发现了一系列的种子特异性启动子，为研究种子发育以及获得外源基因仅在种子中特异表达的转基因植物奠定了基础。如张世平等研究发现水稻醇溶蛋白4a基因启动子在转基因水稻胚乳中特异表达；Hwang等将水稻球蛋白基因启动子控制的溶菌酶基因导入水稻中，结果发现，溶菌酶在水稻种子中表达，并且表达的溶菌酶占水稻种子中全部可溶性蛋白的13%左右；Datta等分离了一个水稻胚乳特异性谷蛋白基因启动子，并申请了专利保护；Qu等2004年将水稻26kDa的球蛋白启动子和GUS报告基因连接后导入水稻，经检测GUS基因仅在种子胚乳中表达；Minic等研究发现拟南芥α-L-阿拉伯糖苷酶基因启动子为胚乳特异性启动子。

水稻是我国最重要的粮食作物，人们经常食用的大米即为水稻的胚乳。胚乳的形成和发育直接影响着水稻的产量和品质，同时胚乳也是一个优良的重组蛋白表达系统。通过生物技术和基因工程策略可以提高种子中稀有蛋白质、维生素和必需氨基酸的含量，提高稻米的营养价丬和改善稻米的品质，从而培育出品质更加优良的稻米。

如何实现外源基因在转基因水稻中定点、定时、高效表达一直是转基因育种工作者追求的目标。选用具有组织特异性、表达水平高的启动子是实现外源基因在转基因植物特定组织中高效表达的关键。在利用基因工程改良技术改良稻米品质的研究中，除了要具有优良的基因资源及相关的转基因技术外，另一个重要的决定因素是要使相关基因能在水稻种子尤其是胚乳中高效特异地表达并积累基因产物。对此，使用胚乳特异性表达的启动子来指导外源基因的表达是一个十分有效的途径。例如，近年来培育成功的“黄金稻米”、“高铁米”和“芝麻营养米”等都是使用了水稻本身来源的谷蛋白GluB-1等胚乳特异性高效表达启动子。因此，分离并鉴定水稻胚乳特异性高表达启动子是开展基因工程改良稻米品质的首要环节之一。

筛选和分离一些具有组织专一性、高表达水平的启动子以及分析有关重要特异性调控元件的功能，在基因工程研究中有着广泛的用途。胚乳是粮食作物营养的最重要组成部分，因此分离胚乳特异性强表达启动子对植物品质的改良具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种驱动外源基因在水稻胚乳中特异性表达的启动子、获得含有该启动子序列的转化子以及该启动子的应用。其中，本文中所涉及的“植物”是指单子叶植物，例如水稻、小麦、玉米、大麦、高粱或燕麦，优选为水稻。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种植物胚乳特异性表达启动子，所述启动子包含SEQ ID No:1所示的DNA序列。序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列为来源于日本晴水稻（Oryza sativa L cv.Nipponbare）的水稻胚乳特异表达启动子，本文中称为pENP1或启动子pENP1。

优选地，本发明提供的所述启动子其序列与SEQ ID No:1所示的DNA序列有至少80%同源性；或者优选地，所述启动子为在SEQ ID No:1所示的DNA序列中添加、取代、插入或缺失一个或一个以上核苷酸生成的突变体或等位基因或衍生物；或者进一步优选地，所述启动子的核苷酸序列能够与SEQ ID No:1所示的DNA序列杂交。这些启动子序列与SEQ ID No:1所示的DNA序列具有相同功能，即驱动目标基因在植物胚乳中特异性表达。

根据本发明的具体实施方案，本发明提供的启动子的DNA序列为SEQID No:1所示的序列，即pENP1或启动子pENP1。

另一方面，本发明还提供一种包含上述植物胚乳特异性表达启动子的表达盒。

又一方面，本发明还提供一种重组载体，所述重组载体包含根据本发明提供的上述植物胚乳特异性表达启动子；