[发明专利]一种受机械损伤诱导表达的水稻启动子

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，具体涉及一种水稻启动子OsWI(Wound Induce)，该启动子受机械损伤的诱导，可应用于抗虫、抗病或抗逆境伤害的抗性基因工程和分子育种途径。

背景技术

水稻是世界上的最重要农作物之一。因此如何改进稻米的品质，提高水稻的抗病虫害能力，增加稻米产量已成为育种学家和植物病理学家研究的共同课题。水稻在生长过程中要经受多种病虫害的威胁：我国1991年由于稻飞虱的大发生造成稻谷损失约166万吨；此外病害造成水稻减产可高达30%。因此，要使稻米达到高产和稳产就必须控制水稻病虫害。

植物体因为不能自主移动，只能被动地适应环境。经过长期的进化，植物体建立了一套保护机制，以抵御不利因子如病虫害的侵害，与此同时，人们也通过选择、杂交等传统的方法培育抗病虫品种，随着分子生物学的发展，植物抗病虫机制得以在分子水平上进行描述，分子育种得以实现。

利用基因工程的方法，人们将特定的基因导入植物中，提高植物的抗虫能力。如孟山都公司将CaMV35S启动子驱动的Bt基因导入棉花，实现了棉花对棉铃虫的有效控制。近年转基因植物产业化步伐不断加快，尤其发展中国家转基因作物种植面积增幅较快，例如印度2005年的转基因棉花面积比2004年增加260%，达到130多万公顷；巴西的转基因大豆面积比2004年增加88%，达到930多万公顷。2010年，我国种植转基因棉花300多万公顷，占全球总面积的4%。目前，全世界已有21个国家种植转基因作物。20多年来，植物基因工程中较为广泛使用的启动子有来自花椰菜花叶病毒的CaMV35S启动子和来自植物本身的Adh1、Act1、Ubi1等启动子，这些均是组成型启动子。

由于组成型启动子驱动的基因在植物不同组织器官中均有不同程度的表达，在多数情况下，人们并不希望外源基因在转基因植物整个植株、整个生育期中广泛表达，因为一方面会增加植株的代谢负担，另一方面，有些外源蛋白对植物并非必需甚至有毒，不利于植物正常生长；另外，在一些植物器官中，组成型启动子的表达活性不强。

植物诱导型启动子的研究是植物生物技术领域的一个热点。研究内容主要集中在两个方面，一是天然的诱导型启动子的研究，包括对光、温、水、盐、创伤、病原菌侵袭等应答的启动子。二是关于人工诱导型启动子的研究，即利用对天然启动子的研究成果，构建外源基因可诱导表达系统。具体而言，例如Ni等分析了Ti质粒上甘露碱合成酶基因启动子的创伤诱导要素，Devoto等，Xu等分别研究了马铃薯基因、水稻几丁质酶基因、大麦脂肪氧合酶基因等启动子序列与创伤或诱导的关系。

本发明的研究人员已经注意到启动子OsWI1正常情况下保持沉默，但遇到创伤、虫食侵袭，就会迅速强劲地启动表达，其结构特征决定它在植物病虫防御系统中具独特作用。用该启动子与外源基因所连接成的表达载体转化植物，其外源基因受创伤的诱导表达，例如当转化植物受到虫害时能够诱导表达所述抗虫基因以获得对虫害的抗性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种驱动外源基因在水稻受机械损伤或者虫害时特异性表达的启动子、含有该启动子序列的植物表达载体以及二者的应用。

一方面，本发明提供一种受机械损伤诱导表达的启动子，其核苷酸序列如序列表SEQ ID NO：1所示。

另一方面，本发明还提供一种受机械损伤诱导表达的启动子OsWI1，其核苷酸序列为下述之一：

具有序列表SEQ ID NO：1所述的核苷酸序列至少80%同源性的核苷酸序列；

具有在所述序列表SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列中添加或取代或插入或缺失一个或一个以上的核苷酸生成的突变体或等位基因或衍生物，以及在高严谨条件下与所述序列表SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列具有相同功能的核苷酸序列。

本发明的特异性表达启动子OsWI1来源于日本晴水稻（Oryza sativa L cv.Nipponbare）。

另一方面，本发明还提供一种植物表达载体，其包括上述启动子的全部或部分序列，且所述植物表达载体被导入宿主细胞。优选地，所述宿主细胞为农杆菌宿主细胞。优选地，所述植物表达载体由上述特异性启动子与载体结合而构成。

另一方面，本发明提供一种转化子，其特征是所述转化子含有上述水稻特异性表达启动子或植物表达载体及宿主。

优选地，本发明的所述转化子为细胞系，愈伤组织或转基因植株，所述宿主为根癌农杆菌。