[发明专利]一种具有胚乳特异表达特性的DNA片段pENP5及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术和植物基因工程技术领域。具体而言，本发明涉及一种水稻胚乳特异表达启动子pENP5及其应用，该启动子能够在水稻转基因调控体系中特异性的驱动目标基因在植物，尤其是水稻的胚乳中表达。

背景技术

水稻是我国最重要的粮食作物，人们日常食用的大米即为水稻的胚乳，胚乳的形成和发育直接影响着水稻的产量和品质，同时胚乳也是一个优良的重组蛋白表达系统。高产水稻品种目前存在的一个普遍问题是食味品质较差，远不能适应城乡人民生活水平的提高对水稻品质的要求。稻米品质差，售价相对也较低，增产不能增收，因而挫伤农民的种粮积极性。

引起这些高产品种食味品质差的主要原因是米粒的直链淀粉含量偏高。水稻种子胚乳中的淀粉可分为直链淀粉和支链淀粉两种，不同水稻品种稻米胚乳中的直链淀粉含量有所不同，籼稻品种一般为20％～30％，粳稻品种为15％～22％，糯稻为0～2％。直链淀粉含量偏高则往往会使饭质变硬、口感差。

所谓组织特异性启动子是指除具有一般启动子的结构外，通常还有增强子和沉默子的一般特性。在组织特异性启动子的调控下，基因的表达常常只发生在某些特定的器官或组织部位，并常常表现出发育调节的特性。这些启动子的调控往往受到组织细胞生理状态和化学物理信号等物质的诱导，还受到发育阶段的调控，其表达是多种因子相互作用的结果。

果实和种子是植物的生殖器官，也是营养物质主要的储藏场所。利用果实或种子等器官特异性启动子调控基因表达，不仅可提高基因在这些部位的表达量，将生物能耗降到最低，利于表达产物的分离，而且可有目的地提高转基因植物果实或种子的营养或改善其品质。Sandhu等利用E8启动子(成熟果实中乙烯应答性基因的启动子)驱动呼吸道合胞病毒F抗原基因成功转化番茄植株，用果实特异表达抗原喂饲小鼠，可诱导小鼠产生特异的粘膜免疫反应、血清学抗体反应及Th1型细胞免疫反应(Sandhu et al.,2000)。Vasconcelos等用水稻胚乳特异性谷蛋白基因启动子驱动大豆铁蛋白基因，使转基因水稻谷粒中铁和锌的含量都有所增加，而且铁蛋白主要积累在胚乳中，不会在食品加工过程中丢失(Vasconcelos et al.,2003)。研究人员在一些单子叶植物的种子储藏蛋白中也分离了一些胚乳特异表达的顺式作用元件，最著名的GCN4元件被认为对维持胚乳特异表达活性是必须的(Wu et al.,1998)。但也有文献报导，GCN4元件仅仅是起到增强启动子在胚乳中的表达强度的作用，其并不能决定启动子胚乳特异表达的特性(Vickers et al.,2006)。另外，一些种子中特异表达的启动子如PsGNS2启动子(Buchner et al.,2002)、FAE1(Rossak et al.,2001)启动子等也有相关的报导。

筛选和分离一些具有组织专一性、高表达水平的DNA片段以及分析有关的重要特异性调控元件的功能，在基因工程研究中有着广泛的用途。胚乳是粮食作用营养的最重要组成部分，因此分离胚乳特异性强表达的DNA片段对植物品质的改良具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有胚乳特异表达特性的DNA片段、获得含有该DNA片段的转化子以及该启动子的应用。其中，本文中所涉及的“植物”是指单子叶植物，例如水稻、小麦、玉米、大麦、高梁或燕麦，优选为水稻。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种具有胚乳特异表达特性的DNA片段，所述DNA片段包含：

1)序列表中SEQ ID NO：1所示的DNA序列；或者

2)在严格条件下与1)中所述的DNA序列杂交且具有启动子功能的DNA分子；或者

3)与1)或2)限定的DNA序列具有90％以上的同源性，且具有启动子功能的DNA分子。

2)和3)中的序列与SEQ ID No:1所示的DNA序列具有相同的功能，即驱动目标基因在植物中表达。

优选地，本发明所述DNA序列为SEQ ID No:1所示的序列。

优选地，序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列可以用作水稻胚乳特异表达启动子。