[发明专利]一种在水稻花粉中特异表达的启动子PCHF4及其应用

说明书

本发明公开了一种在水稻花粉中特异表达的启动子PCHF4及其应用，涉及基因工程与分子生物学领域。本发明启动子PCHF4具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，本发明进一步提供含有启动子PCHF4的表达载体、基因表达盒、工程菌或细胞系。本发明还提供了扩增花粉特异性启动子的引物对。本发明的花粉特异启动子为水稻内源基因，对水稻基因工程十分有利，能够驱动外源基因在花粉中特异性表达且表达水平精确，提供了驱动外源基因在水稻花粉中特异性表达的新方法。

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体地说，涉及水稻花粉特异性启动子PCHF4及其应用。

背景技术

转录调控是植物基因表达调控的主要形式之一，由顺式作用元件和反式作用因子协调完成。启动子是植物基因转录调控中最重要顺式元件之一，一般位于基因5′端上游区，是RNA聚合酶及一些反式作用因子的识别与结合位点。启动子主要包含核心启动子区与转录调控区两个功能区。核心启动子区是启动转录的最短启动子片段，一般为40nt，是一段被RNA聚合酶家族I、II和III识别和结合的DNA序列。此区域包含一些重要的功能元件，能够准确的定位转录起点及方向，是基因表达调控的基础。转录调控区域位于核心启动子的上游(或下游)，可与特异的转录因子相结合从而对转录的时空和强弱起调控作用，如增强子和沉默子等。深入研究启动子的表达模式既有利于理解基因的表达调控机制和生物学功能，又有助于控制外源基因的表达。

启动子按其表达方式可分为组成型启动子、诱导型启动子和时空特异型启动子等三类。组成型启动子能在所有或大多数组织中启动基因转录，使基因表达具有时空持续性和表达量恒定性。烟草花叶病毒的35S启动子，水稻的Actin启动子以及玉米的Ubiquitin启动子都属于组成型启动子。组成型启动子广泛应用于植物的基因工程研究中，用于目标基因，如抗虫和抗除草剂基因的超表达。诱导型启动子能在某些物理或化学信号的刺激下启动或大幅提高基因表达。它们具增强子、沉默子或类似功能的序列结构，并有明显的专一性。诱导型启动子根据诱导信号的不同可以分为光诱导启动子、热诱导启动子、低温诱导启动子、干旱诱导启动子、创伤诱导启动子、激素诱导启动子等。时空特异型启动子只在特定的生长阶段或部位中启动基因表达。组织特异性启动子是时空特异型启动子的一种，只在特定细胞、组织或器官中启动表达。在植物的遗传转化中运用组织特异表达的启动子控制目标基因的表达能更有效的避免使用组成型启动子带来的潜在副作用，如能减少组成型表达增加的代谢负担，降低转基因食品安全风险及对与环境的不良影响，以及重复使用相同启动子引发的基因沉默等。目前已开发的水稻组织特异启动子的种类多种多样，在根、茎、叶、种子和果实等几乎各种组织中都发现了有组织特异性表达的启动子。

雄性不育是杂种优势利用的基础，是杂交水稻产业的核心技术，研究水稻育性调控的机理具有重要的理论和实践意义。花药是水稻产生成熟雄配子体(即花粉或小孢子)的器官。在花药发育的早期阶段，存在一种原生造孢细胞，该细胞经过一系列分裂和分化，产生绒毡层和花粉母细胞。绒毡层为雄配子体的发育提供营养，包括各种酶类和非酶类蛋白质，并参与花粉外壁的合成。花粉母细胞则进行减数分裂，产生四分体。四分体中的单细胞经绒毡层分泌胼胝酶的作用分离产生单倍体小孢子体。单倍体小孢子体进一步发育，到晚期时形成中央大液泡。中央大液泡将细胞核排挤到细胞边缘(称为单核靠边期)，形成细胞极性。这种细胞极性促进小孢子体进行一次不均等有丝分裂，产生一个大的营养细胞和一个小的生殖细胞。小的生殖细胞被完全包含在大的营养细胞内，形成细胞中细胞的特异现象。生殖细胞接着进行第二次有丝分裂，产生两个精细胞，形成成熟的花粉粒。因此，筛选和确定水稻花粉特异启动子将为水稻的基因工程，特别是在育性调控和转基因漂移防控等方面提供新的选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种植物花粉特异性启动子及其应用。

本发明提供的一种植物花粉特异性启动子PCHF4，其为含有：

1)SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，或