[发明专利]玉米高亲和磷转运体ZmPHT1；5基因启动子的缺失突变体及其应用

说明书

本发明公开了一种玉米高亲和磷转运体ZmPHT1；5基因启动子的缺失突变体，是位于玉米高亲和磷转运体ZmPHT1；5基因起始密码子ATG上游的295bp的连续核苷酸序列；同时还公开了该缺失突变体在作物磷高效或耐低磷抗逆育种中的应用；其中所述缺失突变体优选核苷酸序列如SEQ ID No.2所示的缺失突变体M2P‑7。实验证实，本发明的M2P‑7启动子能够启动下游基因在转基因植物受体中高强度表达，且具有明显低磷胁迫诱导特性，在植物磷高效或耐低磷抗逆育种中具有很高的应用价值。

技术领域

本发明归属于植物基因工程和分子生物学技术领域，尤其涉及一种玉米高亲和磷转运体ZmPHT1；5基因启动子的缺失突变体及其在作物磷高效或耐低磷育种中的应用。

背景技术

土壤有效磷不足已成为限制我国农业生产的重要因素之一。充足的磷营养能加速细胞的增殖和生长，促进植物生长发育，增强植株抗逆性等；磷缺乏将严重制约植物的生长发育，影响作物的产量及品质。我国2/3的农田严重缺磷，为增加产量，我国每年施用约1100万吨磷，约占世界总用量的30％，而当季磷肥利用率仅为10-15％，大量磷素累积于土壤中，不仅造成生产成本的提高，而且造成环境的污染。磷矿是不可再生资源，趋于耗尽，土壤有效磷不足和磷矿资源匮乏已成为未来农业的潜在危机。作物应对低磷环境，促进产量的生物学过程是多基因协同调控的复杂过程。了解植物应对低磷胁迫的适应性调控机制，发掘并克隆磷胁迫响应关键基因和调控元件，采用转基因技术培育作物磷高效新品种是解决上述问题的有效途径，也是保证我国粮食高产、稳产的有效措施。

转基因被认为是现代农业中发展最快的生物技术，其核心之一是重要“功能基因和调控元件”的发掘，世界各国越来越认识到基因和启动子资源对未来农业发展的重要性。选择合适的启动子实现目的基因的有效表达是转基因成功的重要环节。目前我国已克隆了一批功能基因，与之相对的是可用于调控这些基因有效表达的启动子非常有限，目前作物遗传转化中我国具有自主知识产权的、可供选择的启动子严重匮乏，已成为转基因育种产业发展的主要瓶颈之一。克隆我国拥有自主产权的启动子，发掘其核心功能区段并明确其在作物转基因育种中的应用价值，是抢占作物生物技术产业制高点的迫切需求，具有重要意义。

启动子通常是指基因5，端上游区的一段特定的DNA序列，是RNA聚合酶以及转录因子的结合位点，决定基因转录的起始和表达特异性。启动子的结构影响它与RNA聚合酶的亲和力，从而影响基因的表达水平。启动子区含有一系列特异的蛋白质结合序列，统称为顺式作用元件，不同启动子的顺式作用元件决定了基因具有不同的表达特性。真核生物基因在转录水平上的调控主要通过顺式作用元件与反式作用因子的相互作用实现，使生物能够在特定的时间、位置和环境下表达所需的基因产物。

启动子按其作用方式和功能大致可分为三种类型：组成型启动子、组织特异型启动子和诱导型启动子。目前国内外用于农作物遗传转化的启动子主要是玉米泛素(ubiquitin)基因启动子、水稻肌动蛋白(actin)基因启动子和花椰菜花叶病毒35S启动子等组成型启动子。它们调控目标基因在所有组织中表达，且没有时空限制。用这些启动子调控目标基因表达时，由于大量目标蛋白在不需要的细胞或发育阶段出现，往往容易造成物种形态和生理功能异常。如Nakashima et al.利用玉米Ubiquitin启动子在水稻中过表达OsNAC6，转基因水稻抗逆性提高的同时也导致其植株的生长发育延缓，最终导致产量降低。