[发明专利]一个芝麻花药特异表达启动子PSicwinv1及其应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域。具体涉及一个芝麻花药特异表达启动子PSicwinv1及其应用。从芝麻中分离、鉴定得到一个特异表达的Sicwinv1基因的启动子，将其命名为PSicwinv1。该启动子只在花药中特异表达，在其他组织中均无表达。本发明克隆的启动子可在芝麻或其他植物花药发育和雄性不育基因工程以及品种改良中应用。

背景技术

启动子是位于基因5’端上游、指导RNA聚合酶和转录因子特异结合，进而启动基因特异表达的一段特定DNA序列，是调控基因表达的重要顺式作用元件。启动子在植物基因工程中发挥着重要作用，是基因工程表达载体的重要组成元件，调控着外源基因的转录效率和时空表达模式。

按照启动子的调控表达模式，可将启动子分为组成型启动子和特异型启动子。组成型启动子驱动外源基因在各个组织和发育阶段高效表达，不具有时空特异性。典型的应用于植物基因工程的组成型启动子有花椰菜花叶病毒(CaMV)35S启动子、水稻肌动蛋白Act启动子及玉米泛素Ubi启动子(关丽英等，转基因植物中外源基因的有效表达及其安全评价.首都师范大学学报，2002，23(2)：52-56)。但是，组成型启动子的高效、非特异表达易造成细胞物质过度消耗，且目标基因不能受到特定的时空调控表达，导致一些负面效应产生。因而，特异型启动子近年来受到了越来越多的关注。特异型启动子包括组织特异型启动子和诱导型启动子。组织特异型启动子驱动目标基因在特定的组织或器官中表达，通常伴随有发育调节的特性。该类启动子一般存在一些与组织特异性相关的特异基序(贺红霞等，组织特异性启动子在作物基因工程中的研究进展.中国农学通报，2014，30(9)：225-231)。组织特异型启动子有效的避免了资源浪费及细胞毒害等负面效应，在转基因育种中具有重要的应用价值。

近年来，一些组织特异型启动子被相继分离和鉴定，如绿色组织特异启动子、果实及种子特异启动子、根特异启动子、维管束特异启动子及花器官特异启动子，并应用到相关性状的遗传改良(Potenza et al.,2004,Targeting transgene expression in research,agricultural,and environmental applications:Promoters used in plant transformation.In Vitro Cell Dev Biol Plant,40:1-22)。利用花药或花粉特异表达启动子创制雄性不育系应用于杂交育种已取得了一定的 进展。利用烟草花药绒毡层特异表达的启动子P_TA29融合淀粉芽孢杆菌的核糖核酸水解酶基因barnase构建的载体遗传转化受体植株，创制了雄性不育系(Mariani et al.,1990,Induction of male sterility in plants by a chimaeric ribonuclease gene.Nature,347:737-741)。水稻RTS基因在减数分裂的花药绒毡层中表达，利用该基因的启动子融合barnase或者RTS的反义链并转化水稻、拟南芥均导致转基因植株雄性不育(Luo et al.,2006,RTS,a rice anther-specific gene is required for male fertility and its promoter sequence directs tissue-specific gene expression in different plant species.Plant Mol Biol,62:397-408)。

芝麻具有较强的杂种优势，雄性不育是作物杂种优势利用的重要途径，利用雄性不育系创制杂交种对于芝麻遗传改良具有重要的意义。因而，挖掘芝麻花药特异表达启动子对于芝麻雄性不育相关基因功能验证和雄性不育系创制具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一个从芝麻中分离克隆的花药特异表达启动子。本发明的启动子属于一种内源启动子，通过RT-PCR检测表明该启动子驱动的内源基因只在花药中表达，在其他组织中均无表达。通过检测报告基因GUS的表达特征表明启动子驱动的基因只在花药中表达，并且其表达量与花药的发育时期有关。原位杂交表明该启动子驱动的内源基因在芝麻花药发育的四分体时期表达量最高。本发明不仅丰富了芝麻花药特异表达启动子资源，同时预示着该启动子在雄性不育研究中具有相当广阔的应用前景。将该启动子运用于雄性不育相关基因的功能验证以及雄性不育系的创制，为杂种优势利用提供技术基础和遗传资源。