[发明专利]一种特异性调控水稻CYP78A11基因表达的方法及植物转化载体

说明书

本发明公开了一种一种特异性调控水稻CYP78A11基因表达的方法及植物转化载体，所述方法是通过增强子和启动子共同调控CYP78A11基因表达，从而提高作物产量；所述增强子核苷酸序列包括SEQ ID NO:4或SEQ ID NO:5所示；所述启动子为CYP78A11基因自身启动子或者具有相似功能的启动子。本发明提供一种全新的CYP78A11基因表达调控方法及其在玉米上的应用，通过在玉米中合适的过表达CYP78A11基因，提高玉米的株高和生长势，进而提高玉米的生物量达到5％‑50％，并最终实现玉米增产5％‑30％，为提高玉米产量提供了新的思路和方法。

(一)技术领域

本发明涉及一种特异性调控水稻CYP78A11基因表达的方法，该方法可以应用于提高玉米产量，特别涉及一种利用特异性调控CYP78A11基因表达提高玉米产量的方法，利用该方法可以合理调控玉米的株高、粒重、生长势等产量相关性状，达到增加产量的目的。

(二)背景技术

基因表达的调控对植物的生长发育和农艺性状非常重要。基因其表达量、表达时间及其表达的位置改变都会对植物的生长发育造成影响。而人们可以通过研究来选择某一个功能基因的适合的表达调控方法，达到改良植物性状，提高产量的目的。例如有研究者从16个棉花纤维或胚珠相关启动子中筛选出5个待选启动子，通过构建植物表达载体和后期的性状分析，筛选到启动子FBP7，通过利用FBP7介导IAA合成酶在棉花胚珠中表达，可以使棉花产量提高15％以上(Zhang M et al..(2011)Nat Biotechnol 29,453–458)。

植物基因表达调控是一个非常复杂的过程，表达调控的方式也很多，包括转录调控、转录后调控和翻译调控等。启动子是位于结构基因5'端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确的结合并具有转录起始的特异性，是调控基因表达的重要元件。Potenza等的综述详细介绍和总结了有关启动子的研究(Potenza et al(2004)In VitroCell Dev Biol-Plant,40:1-22)。启动子主要包括组成型表达的启动子、组织特别表达启动子、可以诱导表达的启动子等。组成型启动子，例如花椰菜花叶病毒的CaMV 35S启动子(Terada and Shimamoto,(1990)MolecularGeneral Genetics,220:389-392)，水稻的actin 1启动子(Mcelroy et al.,(1990)The Plant Cell,2:163-171)；组织特异的启动子，例如STM特异启动子(U.S.Pat.No.5880330)，ARSK1根特异表达启动子(United StatesPatent Application 20040067506)，AP1花分生组织启动子(Sasaki,Katsutomo,et al.(2011)Plant biotechnology,28:181-188)；诱导型启动子，如RBCS1启动子和拟南芥rd29A启动子(张春晓等.(2004).植物基因启动子研究进展.遗传学报,031(012),1455-1464.)。增强子是调控基因表达的另外一个重要元件。增强子是DNA上一小段可与蛋白质结合的区域，与蛋白质结合之后，基因的转录作用将会加强。但是不同增强子的增强效果也有非常大的差异，从增加几倍到增强几千倍不等。

CYP78A是P450家族的一个亚族，具有重要的功能(Bak et al.,(2011)TheArabidopsis Book/American Society of Plant Biologists,9:e0144)。植物CYP78A基因中，功能研究展开的比较早的是玉米中的CYP78A基因CYP78A1。该基因主要在发育的花序中表达，可能参与脂肪酸的代谢，但由于没有对应的突变体，CYP78A1在玉米中的具体功能尚不清楚(Imaishi et al.(2000)Biosci Biotech Bioch,64:1696-1701)。Kazumaru等的研究表明，水稻中的CYP78A基因CYP78A11具有调控水稻叶原基生长发育和营养生长期长短的功能(Miyoshi,K.et al.(2004)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,101(3),875-880.)。