[发明专利]一种能驱动或调节基因在植物雄蕊中表达的启动子

说明书

技术领域

本发明涉及一种从植物中分离的具有特定功能的基因片段，尤其涉及从水稻中分离的雄蕊特异表达启动子。

背景技术

植物基因工程的目标之一是产生具有农业所需特征或性状的植物。就基因工程的进展而言，现在已经能够提供转化植物以使其含有并表达外来基因的必需工具。植物转化和再生中的技术进展已使研究人员能够获取外源核苷酸分子、并将这些核苷酸分子整合到植物基因组中。外源核苷酸分子于是可以在植物细胞中得到表达以表现出添加的特征或性状。从而，可以为植物，尤其是作物提供一些该作物原本所不具有的性状，使得作物的生长方式更加符合人们生产和生活的需求。

在驱动外源基因表达的过程中，启动子往往是一个有效的工具。启动子是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列，是重要的顺式作用元件，一般位于结构基因5，端上游区。高等植物基因调控主要在转录水平进行，启动子控制着基因表达的起始时间和表达程度，同时对所使用的RNA聚合酶类型也起着决定性作用，所以它是理解基因表达模式和转录调控机制的关键，是植物基因转录调控的中心。

根据启动子的转录模式及功能，可将其分为三类：组成型启动子、组织或器官特异性启动子和诱导型启动子。目前，在植物基因工程中使用的大多数为组成型启动子，使外源目的基因在植物各组织部位高水平表达，但是，在此过程中会出现多种多样的问题，例如不能从时间和空间上有效的调控目的基因的表达，过度消耗细胞内的物质和能量(Gittin JR,et al.2000)；大量异源蛋白或代谢产物在植物体内积累，打破植物的代谢平衡，不利于植物生长；引起基因沉默或共抑制现象；此外还存在转基因植物安全性隐忧。因此，科学家们不断寻找更为有效的组织或器官特异性启动子来代替组成型启动子，以期更精确的调控外源基因的表达。

组织或器官特异性启动子调控下的基因转录过程一般只发生在某些特定的组织或者器官中。组织或器官特异性启动子可以更加有效的调控外源基因的表达，特异地在特定需要的部位发挥作用，这样不仅可以提高外源基因的表达丰度，而且将生物能耗降到最低，从而不影响植株的正常生长。另外，深入研究组织或器官特异性启动子有助于阐明植物形态、发育、代谢途径等基础理论，而且具有广泛的应用价值。对组织或器官特异性表达启动子进行深入地研究已成为当前植物基因工程领域的热点。

目前，与植物开花相关的组织或器官特异性表达启动子的研究主要集中在拟南芥、烟草等草本模式植物，而对于农作物水稻的雄蕊特异表达启动子的研究却鲜有报道。雄蕊是植物重要的生殖器官，随着近年来雄蕊发育的分子机理逐渐成为植物研究的热点，其中，花药特异表达启动子起到了重要作用。比如，选用不同启动子调控C类基因在转基因花卉的不同时空予以表达，极有可能创造出花型改良的花卉新品系，如雄性不育系等，其对丰富观赏种类、改良花型、减少花粉污染以及简化育种程序等具有一定的理论及使用价值。由于，雄蕊特异表达启动子克服了组成型启动子启动的外源基因在受体植物中非特异性表达所造成的浪费，同时也为雄蕊相关基因的研究提供了表达元件，也可以使某些特定的基因只在雄蕊中表达以改良花的观赏品质(王纬等，2013)。

然而，目前人们所知的雄蕊特异表达启动子的种类有限，而且，如上面所提到的，现有的雄蕊启动子主要适用于对花卉的观赏品质进行改良，目前尚没有足够的能够应用于农作物，尤其是单子叶作物，特别是水稻中的雄蕊启动子。

发明内容

针对上述问题，本发明希望能够提供一种适用于农作物，尤其是单子叶作物，特别是水稻的雄蕊启动子，以便能够驱动或调节引入到作物中的外源基因在作物雄蕊中特异性地表达。

具体而言，本发明提供了一种能驱动或调节基因在植物雄蕊中表达的启动子，其特征是，所述启动子包含：

(a)SEQ ID NO1中所示的核苷酸序列；或者

(b)SEQ ID NO2中所示的核苷酸序列；或者

(c)在SEQ ID NO1中所示的核苷酸序列中添加、取代或缺失一个或多个核苷酸后所获得的核苷酸序列；或者

(d)在SEQ ID NO2中所示的核苷酸序列中添加、取代或缺失一个或多个核苷酸后所获得的核苷酸序列；或者

(e)与SEQ ID NO1中所示的核苷酸序列互补的核苷酸序列；或者

(f)与SEQ ID NO2中所示的核苷酸序列互补的核苷酸序列；或者

(g)与SEQ ID NO1中所示的核苷酸序列具有至少90％同源性的核苷酸序列；或者