[发明专利]水稻雄蕊和浆片表达启动子STA4及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种从植物中分离的启动子，尤其涉及从水稻中分离的雄蕊、浆片特异表达启动子，本发明还涉及含有该雄蕊、浆片特异表达启动子的重组表达载体、宿主细胞以及在改良植物性状、培育植物新品种等方面的应用，属于植物组织或器官特异性表达启动子的分离及其应用领域。

背景技术

随着遗传转化技术的发展，基因工程已经成为基因功能研究和作物遗传改良的一项重要手段。启动子作为基因工程中表达载体的一个重要组成部分，它的选择与应用决定了目的基因在时间和空间上的表达不同。因此，克隆并深入研究启动子的结构对于理解基因在转录水平的调控机制有着较大帮助，同时也可以为基因工程中调控目的基因表达提供有利的工具。

早期关于禾本科启动子的研究主要集中在组成型启动子的功能及应用方面，比如玉米的Ubiquitin启动子、水稻Actin1启动子以及OsCc1启动子。但是组成型启动子这种驱动外源基因在各组织中持续恒定的表达模式可能会引起水稻发育迟缓、产量减少或者转基因沉默(Mourrain et al.,2007)以及一些食品安全性等方面的担忧等问题(Conner et al,.2003)。因此，越来越多的科学家开始关注组织特异型启动子的研究与应用，进而达到改良水稻相应性状的目的(姚秋林和林拥军，2011)。组织特异型启动子能将外源基因限定在特定的组织或器官进行表达，而且多受到发育阶段的调节。这样的特性使得组织特异型启动子不仅可以提高外源基因在特定部位的表达浓度，增强转基因的效果，而且同时还能减少异源基因表达产物对植物发育的影响，降低植物耗能。

水稻是我国乃至世界的主要粮食作物。水稻作为模式单子叶植物，是单子叶植物花器官研究的主要对象，水稻的颖花由1个外稃、一个内稃，2个浆片、6枚雄蕊和一个雌蕊组成。而水稻植物花器官的发育形成过程需要许多基因的协同表达，同时还涉及到一系列生化变化和组织器官的分化，在基因工程中有望可以利用这一类启动子，尤其雄蕊和浆片特异表达启动子创造雄性不育系。Gomez等从豌豆中分离得到一个花药特异表达基因END1的启动子，将其融合GUS基因后转化到番茄、烟草和拟南芥中，分别验证转基因材料发现END1启动子可以在这几种植物中维持花药特异表达的模式(Gomez et al.,2004)。研究人员对来源于百合的LGC1基因启动子进行了克隆，经验证发现该启动子在雄配子细胞中特异表达，在研究花药发生和受精作用中将会是一个有用的工具(Singh et al.,2003)。随着分子生物学和发育生物学的发展，对花器官特异表达启动子，尤其是对雄蕊和浆片特异表达启动子的研究和开发具有十分重要的科学理论价值和潜在的商业价值(如雄性不育、育种等)。

水稻作为非常重要的粮食作物之一，亦是功能基因组学研究的模式植物。但是目前人们所得到的水稻的组织特异性启动子的数量和种类都并不多，难以满足当前科研和生产的强烈需求，而且从就发明人基于现有报道的了解来看，人们尚且没有开发出能够在水稻的雄蕊和浆片中特异性表达的启动子。即便现有技术中有人分离出了一两种雄蕊和浆片特异性启动子，由于雄蕊和浆片是水稻生长发育中非常重要的两个部分，人们还是希望能够获得更多针对雄蕊和浆片的特异性启动子。

发明内容

本发明的目的是提供一种驱动外源基因在雄蕊、浆片部位特异表达的启动子、获得含有该启动子序列的转化子以及该启动子的应用。本发明从水稻中分离克隆出雄蕊和浆片特异表达启动子STA4，为转基因水稻育种服务，同时有利于提高转基因作物的安全性，并为长远的启动子改造和设计储备资源。

具体而言，本发明提供一种水稻雄蕊和浆片表达启动子，其特征在于，所述水稻雄蕊和浆片表达启动子包含：

(a)SEQ ID NO:1中所示的核苷酸序列；或者

(b)SEQ ID NO:2中所示的核苷酸序列；或者

(c)在SEQ ID NO:1中所示的核苷酸序列中添加一个或多个核苷酸后所获得的核苷酸序列；或者

(d)在SEQ ID NO:2中所示的核苷酸序列中添加一个或多个核苷酸后所获得的核苷酸序列；或者

(e)与SEQ ID NO:1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

(f)与SEQ ID NO:2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

(g)在SEQ ID NO:1中所示的核苷酸序列中取代一个或多个核苷酸后所获得的核苷酸序列；或者