[发明专利]种子特异性和胚乳优选性启动子及其用途

说明书

本发明涉及包含早期种子特异性和胚乳优选性启动子活性的芸苔属(Brassica)序列。提供包含了与异源核酸序列有效连接的早期种子特异性和胚乳优选性启动子的重组基因和包含该重组基因的细胞、植物及种子。这些启动子可以用来在早期发育阶段的种子和优选在胚乳中特异性改变基因表达及用来改变生物性或非生物性胁迫耐受性、产率、种子品质或种子特性。

发明领域

本发明涉及在植物种子特异性表达目的基因的材料和方法。特别地，本发明提供调节植物中种子特异性和胚乳优选性表达的表达盒。

背景

修饰植物以改变和/或改善表型特征(如生产率或品质)需要植物组织中内源基因过量表达或下调或异源基因表达。这类基因修饰依赖于按要求驱动和控制基因表达的手段的可用性。实际上，基因修饰依赖于合适启动子的可用性和用途，所述的启动子在植物中有效并且调节基因表达，从而在转基因植物中产生所需的作用。

对于植物生物技术中的众多应用而言，组织特异性或组织优选性表达谱是有利的，原因是一种组织中表达的有益作用可能在其他组织中具有缺点。

种子优选性或种子特异性启动子可用于种子中特异性表达或下调基因以得到所需的功能或作用，如改善抗病性、除草剂抗性、调整种子或籽粒组成或品质，如调整淀粉品质或数量、调整油品质或数量、调整氨基酸或蛋白质组成、改善生物性或非生物胁迫耐受性、增加产量或改变种子中的代谢途径。

种子优选性或种子特异性启动子的例子包括来自拟南芥(Arabidopsisthaliana)的液泡形成体固有蛋白α启动子(美国专利申请US2009/0241230)、来自拟南芥的KNAT411启动子(美国专利号6,342,657)、油质蛋白启动子、来自亚麻(Linumusitatissimum)的2S贮藏蛋白启动子或豆球蛋白样种子贮藏蛋白启动子(美国专利号7,642,346)、来自欧洲油菜(Brassica napus)的酰基载体蛋白启动子(美国专利申请号1994/0129129)、大麦β-淀粉酶启动子(美国专利申请号1997/0793599)和向日葵Ha ds10G1启动子(美国专利号6,759,570)。

已经从禾谷植物如稻(Wu等人,1998,Plant Cell Physiol 39:885；Russell和Fromm,1997,Transgenic Res 6:157；Hwang等人,2002,Plant Cell Rep 9:842；US 2011/0093984、US 8,552,256)、玉米(US 7071378、US 2007/0169226、US 2009/0227013、WO2005/042745、WO 2010/147825；WO 2012/159891)、小麦(Lamacchia等人,2001,J Exp Bot52:243；Song等人,2012,Z Naturforsch C 67:611；WO 2010/129999、WO 2010/118477)和大麦(US 2007/0199106、WO 1998/008961)鉴定到几种胚乳优选性启动子。也已经在拟南芥属模式植物中鉴定胚乳优选性启动子(WO2007/110600；Tiwari等人,2006,Plant BiotechJ.4:393)。关于来自无胚乳作物植物或来自积累油的作物植物的胚乳优选性启动子的了解有限。Huang等人,2009,BMC Genomics 10:256已经鉴定了欧洲油菜的胚发育阶段间在欧洲油菜的胚乳中表达的约1200个基因。但是，这项研究并未将胚乳中基因的表达与其他植物组织中的表达比较，并且重点在于极早种子发育阶段。另外，Huang等人未鉴定在胚乳中积累的基因的启动子的序列。

仍有兴趣分离具有胚乳优选性活性的新型早期种子特异性启动子。因此，本发明的目的是提供具有早期种子特异性活性和胚乳优选性活性的芸苔属(Brassica)启动子。如本文进一步解释，本发明解决了这个目的。

概述