[发明专利]玉米营养器官特异性启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物启动子分离鉴定与应用。本发明克隆133bp启动子序列能启动下游编码基因在水稻营养器官中表达，生殖器官中不表达。

背景技术

启动子是重要的顺式作用元件，调控基因的转录和表达，根据启动子的转录模式不同将其分为组成型、诱导型和组织特异性启动子三类。选择何种启动子来驱动基因的表达，是当前基因工程研究的热点。                             

器官特异性启动子是启动子类型之一，能驱使外源基因在植物特有部位高效表达，减少能源浪费和对植物产生的不利影响，且能克服对基因转化植株重复使用同一启动子而导致的基因沉默现象，从而可以根据需要选择特定部位或特定空间表达的启动子调节基因转录与表达。从本质上说，这是由于受到各种组织细胞生理状态，发育阶段及其某种物理化学信号诱导等多种因素相互作用引起的结果。该类型启动子除了具备启动子一般结构特征外，还含有特殊的组织特异性序列、增强子、沉默区以及富含AT序列等。

已经从植物中分离得到了不同类型的器官组织特异性启动子，包括花粉、维管束、根、叶、茎、种子或果实、薄壁组织，分生组织，气孔等。Azria等（2011）从水稻中分离到了一种Orys1花粉特异性表达启动子；Kovalchuk等（2012）从小麦中获得了TaPR61种子特异性启动子，该基因是一个能编码含有疏水信号肽的脂转运蛋白基因，其启动子只在种子中表达；Cai等（2007）分离克隆了一个水稻来源的绿色组织特异性启动子PD540，他们将其与cry1AC基因相融合，得到的转基因水稻，有很好的抗虫性，而且在种子中检测不到蛋白的表达；刘昱辉等(2001)克隆到 在-1677~1380bp这段序列能驱动基因在维管束中特异性表达。

玉米作为重要的粮食、油料及其饲料作物，对其基因工程的研究具有重要的意义。目前很少有报道玉米中，在营养器官（根、茎、叶）部位表达，而生殖器官（花、种子）不表达的启动子，将该基因与GUS报告基因融合，转化到水稻中， 验证该段启动子的功能，该启动子为基因工程研究中获得抗虫抗病及营养高效型新品种的研发创造条件，具有重要的生产价值。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种玉米营养器官特异性表达启动子及其表达载体，以及启动子和表达载体的用途。本发明所提供的玉米营养器官特异性表达启动子为PZmGL6，其来源于玉米属玉米（Zea mays L.）B73自交系，该启动子片段大小为133bp，能在转基因水稻的营养器官中特异性表达，在生殖器官等其他器官中不表达。

本发明所涉及的设计方案为一种玉米营养器官特异性表达启动子，具有序列表中SED ID NO:1项下的序列。PZmGL6启动子通过提取玉米B73自交系的总DNA克隆获得，经过测序其为133bp。

本发明还提供了一种营养器官特异性表达的载体，其特征在于转入了前述的营养器官特异性表达的启动子，并在水稻中进行验证。利用前述的玉米营养器官特异性表达启动子取代植物表达载体pCAMBIA1301上的CaMV35S启动子，构建成为一个新的植物表达载体，命名为pCAM–PZmGL6。通过农杆菌介导法转化水稻，获得了六组独立转化事件，共53株转基因植株，PCR检测有36株阳性株。并对阳性植株的T₀和T₁代的不同组织部位都进行了GUS组织化学染色。GUS组织化学染色鉴定证实PZmGL6启动子为营养器官特异性表达启动子，pCAM–PZmGL6为一种营养器官特异性表达的载体。

因此，在一个实施方案中，本发明提供了一种玉米营养器官特异性启动子，其特征在于其核苷酸序列如序列表中SEQ ID NO:1所示。

在另一个实施方案中，本发明提供了所述启动子用于在植物营养器官中特异性表达目的基因的用途。

在其他实施方案中，本发明提供了包含所述玉米营养器官特异性启动子的植物表达载体。在一个实施方案中，所述载体是用所述玉米营养器官特异性启动子取代植物双元表达载体pCAMBIA1301上的CaMV35S启动子，从而构建得到的植物表达载体。在另一实施方案中，所述植物表达载体能调控目的基因在植物营养器官中特异性表达。

在其他实施方案中，本发明还提供了所述启动子用于构建在植物营养器官中特异性表达目的基因的植物表达载体的用途。