[发明专利]一种作物糊粉层特异表达启动子PosAL1及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术和作物基因工程技术领域。具体而言，本发明涉及一种作物糊粉层特异表达启动子及其应用，该启动子能够在作物基因工程中驱动目标基因在颖果糊粉层中特异表达，从而可在不影响其他组织部位生理活动的情况下达到通过改变糊粉层结构特性改良种子品质或萌发能力的目的。

背景技术

启动子作为转录水平上一个重要的调控元件，通过和众多转录因子的结合进而决定了基因的表达模式与表达强度。深入研究启动子的结构、功能、作用模式等对于回答分子生物学中的一些基本理论问题具有重大意义。如何让外源基因在植物体内定向、高效、稳定的表达是植物基因工程研究的出发点和落脚点。用组织特异表达启动子来驱动目的基因表达可有效的避免用组成型表达启动子所带来的一些诸如代谢负担之类的负面效应。

主要的单子叶主粮作物如水稻和小麦的表层胚乳会形成糊粉层，在颖果发育过程中，糊粉层将灌浆物质转运到胚和胚乳细胞内部；籽粒萌发时，分泌水解酶水解胚乳细胞中贮藏的淀粉和蛋白从而发挥重要的水解功能，同时糊粉层细胞也是种子中主要积累脂类、蛋白、维生素、铁锌元素的部位，因此，糊粉层细胞是作物基因工程改良的主要靶点。要精确操纵糊粉层细胞的生理生化活性，糊粉层特异表达启动子将至关重要，但目前仅有少量的特异启动子的报道，如大麦LTP2启动子和玉米AL9启动子，远远无法满足分子设计育种的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种驱动外源基因特异的在作物糊粉层特异表达的启动子、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“作物”是指单子叶作物，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，一方面，本发明提供一种作物糊粉层特异表达启动子，所述作物糊粉层特异表达启动子包含序列表中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)的序列，本文中称为PosAL1或启动子PosAL1。具体而言，本申请的发明人发现日本晴水稻(Oryza sativa L cv.Nipponbare)中LOC_Os03g49190基因前包括转录起始位点在内的1960bp的DNA序列具有驱动目标基因在作物糊粉层特异表达的作用。并且分离克隆得到了序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列。

优选地，本发明提供的作物糊粉层特异表达启动子的DNA序列为SEQ ID No:1所示的序列，即PosAL1或启动子PosAL1。

另一方面，本发明提供一种作物糊粉层特异表达启动子，其DNA序列与SEQ ID No:1所示的DNA序列有至少80％同源性；或者，所述作物糊粉层特异表达启动子为在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；或者所述作物糊粉层特异表达启动子具有与SEQ ID No:1所示的DNA序列杂交的产物。这些作物糊粉层特异表达启动子序列与SEQ ID No:1所示的DNA序列具有相同功能，即驱动目标基因在作物中表达。

另一方面，本发明还提供一种包含上述作物糊粉层特异表达启动子的表达盒。

又一方面，本发明还提供一种重组表达载体，所述重组表达载体包含上述的作物糊粉层特异表达启动子，在所述重组表达载体中，所述作物糊粉层特异表达启动子连接于待表达的基因序列的上游；优选地，所述待表达的基因为Gus基因，所述重组表达载体为pCAMBIA1391-PosAL1，该重组表达载体为将SEQ ID No:1所示的序列即PosAL1或启动子PosAL1构建于pCAMBIA1391中得到的重组表达载体，本文中称为pCAMBIA1391-POSAL1。

或者待表达基因可以为任何对作物的糊粉层性状具有改善能力的基因。通过本发明的启动子驱动该基因在糊粉层中特异性地集中表达，从而实现改善作物糊粉层相应性状的功能。

另一方面，本发明还提供一种宿主菌，所述宿主菌包含本发明提供的上述作物糊粉层特异表达启动子、上述表达盒、或上述重组表达载体；优选地，所述宿主菌为根癌农杆菌。

另一方面，本发明提供一种转化子，所述转化子包含本发明提供的上述作物糊粉层特异表达启动子、上述表达盒、上述重组表达载体、或上述宿主菌。其中，所述转化子优选为转基因细胞系、愈伤组织或植株。