[发明专利]一种来源于棉花的Ghrack1启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种来源于棉花的Ghrack1启动子及其应用。

背景技术

作为五大产棉国之一的中国，当家品种的纤维品质中等，基本能满足纺织工业的要求，但总的来说原棉品质不及美国、澳大利亚等产棉国，因而在国际市场上缺乏竞争力。因此，我国原棉品质急待提高，尤其需要培育长、强、细兼备的优良棉花品种，以适应国内外市场需求，增加我国原棉和纺织品在国际市场上的竞争力。棉纤维品质的改良已成为我国棉花育种的主攻内容之一。

由于受育种周期长、外源种质利用困难、棉花纤维品质与产量性状之间呈负相关等因素的限制，用常规育种的方法较难培育出纤维品质优良的棉花新品种。分子生物学的发展为通过基因工程技术来改良棉花的纤维品质提供了新的思路。目前已经从棉花中分离得到了一些在棉纤维细胞特异表达或表达丰度较高的基因，并对其功能进行了研究，这为棉纤维品质改良奠定了基础。

植物的性状表面上看是由基因决定的，但是基因的表达需要上游启动子的调控，启动子可以决定基因的表达强度、时间和组织特异性，应用组织特异性启动子使特异基因定时、定点的表达，是植物分子生物学研究的一个热点和难点。

在棉花纤维品质改良基因工程研究中，为了实现目的基因的纤维特异表达，需要克隆纤维特异表达启动子。目前已克隆得到多个纤维优势表达启动子，如1992年John等克隆得到棉花纤维优势表达的E6基因启动子（John M E,Crow LJ.Gene expression in cotton Gossypium hirsutum L.fiber:Cloning of the mRNAs.Proc Natl Acad Sci USA,1992,89:5769-5773），1996年Rinehart克隆得到在棉花纤维后期优势表达的FBL2A基因启动子，并且该启动子的活性比E6要高（Rinehart JA,Petersen M W,John M E.Tissue specific and developmental regulation of cotton gene FbL2A.Plant Physiol,1996,112:1331-1334）。2001年Kim克隆了在次生壁增厚时期特异表达的GhCesA4基因启动子（Kim H J,Murai N,Fang D D,et al.Functional analysis of Gossypium hirsutum cellulose synthase catalytic subunit4promoter in transgenic Arabidopsis and cotton tissues.Plant Sci，2001,180(2):323-332）；侯磊等分离了一条具有棉纤维特异性和种皮特异性的启动子SCFP（侯磊,刘灏,裴炎，等.一个具有棉花纤维细胞特异性的启动子SCFP.科学通报,2008,53(14):1650-1656）；2012年Deng等分离了在胚珠和纤维中优势表达的启动子PGbPDF（Deng F L,Tu L L,Zhang X L.GbPDF1(Protodermal factor1)is Involved in Cotton Fiber Initiation via the Core cis-Element HDZIP2ATATHB2.Plant Physiology.2012,158:890-904）。而且有些启动子已用于纤维品质改良基因工程中。如John用E6启动子和FbL2A启动子连接乙酰CoA还原酶基因和PHB合酶基因导入棉花提高了棉花纤维的热绝缘性能（John ME,Kell G.Metabolic pathway engineering in cotton biosynthesis of polydroxybutyrate in fiber cells.Proc Natl Acad Sci USA,1996,932:12768-12773）；Xu等用LTP3启动子连接TYRA和ORF38黑色素合成酶基因导入棉花，获得了褐色表型的棉纤维（Xu X Q,Wu M G,Zhao Q,et al.Designing and transgenic expression of melan in gene in tobacco trichome and cotton fiber.P lant Biol,2007,9:41-48）；2010年孟亚雄等将LTP12棉纤维特异启动子连接表达PHB合成酶的基因导入棉花，改良了棉纤维的保暖性和抗皱性（孟亚雄，张金文，马小乐等.棉纤维特异启动子LTP12驱动的基因phaB、phaC双价载体构建草业科学，2010,19（3）:170-176）。