[发明专利]一种海藻内源全生活史组成型启动子及其应用

说明书

本发明属于海藻基因工程技术领域，涉及一种海藻内源全生活史组成型启动子及其应用。启动子为SEQ ID NO:1所示核苷酸序列；对SEQ ID NO:1所示核苷酸序列进行一个或多个核苷酸的取代、缺失或添加所获得；或，与序列表中SEQ ID No:1限定的核苷酸序列具有90％以上同源性且具有转录起始作用的核苷酸序列。本发明采用染色体步移、基因克隆、DNA测序等技术得到浒苔肌动蛋白基因2(actin2)启动子，具有SEQ ID NO:1所示的序列；在此基础上将克隆的肌动蛋白基因2启动子插入报告基因GUS上游，构建转化载体导入浒苔不同生活史阶段，检测到GUS基因在营养生长期和生殖期均可高效表达。该技术可以提高浒苔转基因效率和生物安全性，对藻种的品种改良以及基因工程产品开发都具有重要意义。

技术领域

本发明属于海藻基因工程技术领域，涉及一种海藻内源全生活史组成型启动子及其应用。

背景技术

大型海藻属于低等植物，主要包括绿藻、褐藻与红藻。其中许多经济种类已实现规模化人工栽培，例如绿藻类的浒苔、石莼与礁膜，褐藻类的海带、裙带菜、羊栖菜，以及红藻类的紫菜、红毛菜、江蓠、石花菜和麒麟菜。目前全球大型海藻栽培总面积超过三百万亩，年产量超过600万吨鲜重，除部分作为营养食品外，也用于碘、甘露醇、藻胶等重要化工原料、以及海洋药物与蛋白试剂的提取原料，具有很高的经济价值。

近年来，栽培海藻在新能源(如发酵产乙醇、甲烷)、新材料(如海藻多糖纺织纤维)、新型表达系统(重组制备蛋白类药物)等领域也表现出突出的应用潜力。为了实现海藻快速定向育种的需要，迫切需要发展高效、安全的海藻基因工程技术与全套方法。其中，针对导入基因的高效表达与定向诱导表达，启动子是一个重要的载体元件。

启动子是基因的一个组成部分，是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列，控制基因表达(转录)的起始时间和表达的程度。启动子就像开关，其本身并不控制基因活动，而是通过与称为转录因子的蛋白质结合而控制基因的转录。目前，以海带、裙带菜、紫菜为代表的海藻遗传转化体系已经初步建立，导入外源功能基因在海藻中已经可以实现稳定表达。但是，由于使用的启动子元件多是来自陆地生物，由此也存在很多不足。

首先，在高等植物中使用广泛的CaMV35S高效启动子(来自花椰菜花叶病毒)，在海藻中驱动外源基因表达的效率普遍较低；另外，海藻中使用最广泛的SV40启动子系来自灵长类猿猴空泡病毒，因此，外源启动子的使用带来大型海藻转基因低效表达与存在安全隐患两个突出问题。其次，海藻生活史具有营养生长期和生殖期两个阶段，生殖期的生殖细胞往往作为遗传转化的受体材料。转化后，外源基因如果在单个生殖细胞阶段整合，在长成的新植株中，所有细胞内都含有导入的基因；如果外源基因在生殖细胞萌发后的多细胞阶段整合，则长成的新植株往往是嵌合体，即新植株中仅有部分细胞中含有导入的基因。因此，转化后如果在单个生殖细胞阶段进行筛选，可以有效避免嵌合体的产生。但是，目前使用的启动子，均仅仅考察了在营养生生长期的启动活性，而未考察其在海藻生殖期的启动活性。

发明内容

针对海藻基因工程对藻类内源全生活史组成型启动子的需求，本发明的目的是提供一种海藻内源全生活史组成型启动子及其应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种海藻内源全生活史组成型启动子，浒苔肌动蛋白基因2(actin2)启动子为SEQID NO:1所示核苷酸序列；

对SEQ ID NO:1所示核苷酸序列进行一个或多个核苷酸的取代、缺失或添加所获得；

或，与序列表中SEQ ID NO:1限定的核苷酸序列具有90％以上同源性且具有转录起始作用的核苷酸序列。

优选，所述浒苔肌动蛋白基因2启动子为SEQ ID NO:1所示核苷酸序列。

所述启动子系从海洋绿藻中获得。

所述启动子系从石莼属(Ulva)植物浒苔(Ulva prolifera)中获得。