[发明专利]一种非生物胁迫诱导型启动子

说明书

技术领域

本发明属于基因工程领域，涉及一种非生物胁迫诱导诱导型启动子，特别涉及一种来源于小麦的非生物胁迫诱导诱导型启动子。

背景技术

干旱和高盐是影响作物生长和限制作物产量提高的主要非生物胁迫因素（Yamaguchi-ShinoZaki K.,Shinozki K.Characteriaztion of the expression of a desiccation-responsive rd29 gene of Aarbidopsis thaliana and analysis of its promoter in transgenic plants.Mol Gen Genet,1993，236:331-340.）。世界上有1/3的土壤属于干旱土壤，我国干旱区域约占国土面积的1/4，主要集中在西北内陆地区。盐渍土是各种盐土、碱土及其它不同程度盐化和碱化的土壤的总称，在世界各大洲都有分布，约占地球陆地面积的10%（Munns R.Physiological processes limiting plant growth in saline soils:some dogmas and hypotheses.Plant Cell and Env,1993,16:15-24.）。我国也存在大面积的盐碱地，约0.27亿ha，其中0.06亿ha为耕地，占耕地总面积的8.5%，是世界盐碱地大国之一（王宝山，赵可夫，邹琦.作物耐盐机理研究进展及提高作物抗盐性对策．植物学通报，1997，14：25-30.），主要分布在东部滨海地区。另一方面，由于灌溉不当，在干旱半干旱地区土壤盐渍化加剧。我国地域辽阔，干旱土壤和盐碱地分布广泛，又是干旱灾害频发的国家，2009-2010年我国西南多省遭遇百年一遇的夏、秋、冬、春四季连旱灾害，83%的耕地受旱，农作物严重减产甚至绝收，给农民的生产生活带来巨大影响。因此，改良农作物的抗逆性、选育抗逆新品种已经成为作物育种的一个重要任务。

近年来，随着现代分子生物学及基因工程的迅速发展，使人们从分子水平上深入开展植物与非生物逆境之间关系的研究成为可能，也为植物抗逆遗传改良开辟了新途径。但在开展转基因研究时，必需具备可使外源目的基因在转基因作物中高效特异表达、提高目的基因表达量的调控元件，其中启动子就是这些调控元件中最重要的一个。启动子是调控基因转录的一段DNA序列，是转录开始的部位，也是基因转录调控机制和表达模式中最关键的因子。按照启动子的作用方式和表达活性，可以将其分为组成型启动子、诱导型启动子和组织特异型启动子三类（王关林，方宏筠.植物基因工程原理与技术.1998,北京:科学出版社.）。组成型启动子已经广泛地应用于植物基因工程中，对其研究有着非常重要的意义，目前常用的有花椰菜花叶病毒（CaMV)35S启动子（Odell J.T.,Nagy F.,Chua N.H.Identification of DNA sequences required for activity of the cauliflower masaic virus 35S promoter.Nature,1985,313(6005):810-820.)、胭脂碱合酶基因（Nos)和章鱼碱合酶基因（Ocs)启动子，以及近年来从单子叶植物中克隆出的水稻肌动蛋白基因Act1启动子（Wang Y.,Zhang W.,Cao J.,et al..Characterization of cis-acting elements regulating transcription from the promoter of a constitutively active rice actin gene.Mol Cell Biol,1992,12(8):3399-3406.)、玉米泛素基因Ubi1启动子（Christensen A.H.,Sharrock R.A.Maize polyubiquitin genes:structure,thermal perturbation of expression and transcript splicing and promoter activity following transfer to protoplasts by electroporation.Plant Mol Biol,1992,18:675-681.)。但在组成型启动子的驱动下外源基因在植物各种组织中强烈表达，这些大量积累的异源蛋白或代谢产物使得植物原有的代谢平衡被打破，阻碍了植物的生长，甚至导致植物死亡（Miyao M.,Fukayama H.Metabolic consequences of overproduction of phosphoenolpyruvate carboxylase in C3 plants.Arch Biochem Biophys,2003,414(2):197-203.）。同时根据Kumpatla et al.（Kumpatla S.,Chandrasekharan M.Genome intruder scanning and modulation systems and transgene silencing.Trends Plant Sci,1998,3(3):97-104.）的报道，使用一种启动子驱动两个或多个外源基因可能引起基因沉默或共抑制现象。因此，为了更好的调控植物基因的表达，对组织器官特异型和诱导型的启动子研究成为了一种迫切的需求。