[发明专利]控制水稻中贮藏蛋白的表达的bZIP转录因子

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的转录因子，以及其与水稻(rice)植物种子中贮藏蛋白的胚乳特异性表达有关的用途。

背景技术

种子贮藏蛋白只在种子的成熟阶段表达，对编码此类蛋白基因的分析可作为研究植物基因转录调控机理的合适模型(Goldberg，R.B.等，Science 266：605-614，1994)。已知编码种子贮藏蛋白的基因的表达受到启动子中多个顺式因子协同作用的调控。在转录的引发以及组织和时间特异性表达中，转录因子与特异性顺式调控因子的结合是重要的。这可以解释为当识别特异性顺式调控因子的转录因子结合并凝聚时，种子贮藏蛋白的表达受到几种类型的顺式调控因子的诱导，所述调控因子与种子特异性表达的调控有关。为了阐明种子贮藏蛋白表达的分子机理，对农作物贮藏蛋白基因的顺式调控因子和转录因子进行功能性分析(Thomas，T.L.，Plant Cell 5：1401-1410，1993；Morton，R.L.等，in Seed Development and Germination，pp.103-138，MarcelDekker，Inc.，1995)。

但是，尽管进行了大量的研究，采用转化植物的分析没有能鉴定在几乎所有研究过的农作物的基因表达调控中必须的顺式调控因子，所述基因表达调控的机理至今未能阐明。特别对于单子叶植物，只对水稻植物的种子贮藏蛋白和谷蛋白，采用稳定的转化植物进行了启动子分析。另一方面，对玉米，小麦和大麦进行基因枪或烟草转化体的分析实验(Muller，M.和Knudsen，S.，Plant J.6：343-355，1993；Albani，D.等，Plant Cell 9：171-184，1997；Marzabal，P.M.等，Plant J.16：41-52，1998)。

已表明谷物种子贮藏蛋白基因的胚乳特异性表达受到几种类型顺式调控因子协同作用的调控。通过减益(loss-of-function)和增益(gain-of-function)分析，确定在多种谷物的种子贮藏蛋白基因的启动子中保守的谷醇溶蛋白盒(TGTAAAG)，GCN4基元(TGA(G/C)TCA)，AACA基元(AACAAAA)，和ACGT基元是参与胚乳特异性表达的顺式调控因子(Morton，R.L.等，In：SeedDevelopment and Germination，pp.103-138，Marcel Dekker Inc.，1995)。

所述GCN4基元不但在种子贮藏蛋白基因中，还在涉及代谢的基因的启动子中经常发现(Muller，M.和Knudsen，S.，Plant J.6：343-355，1993)。最近，发现水稻植物谷蛋白基因的GCN4基元的聚合体在转化水稻植物中再现(reproduce)胚乳特异性表达，并发现由于GCN4基元上核苷酸的取代或缺失，启动子活性显著降低并且其表达方式改变。这些事实证明GCN4基元在胚乳特异性表达中起重要作用(Wu，C.Y.等，Plant J.14：673-683，1998)。许多情况下所述GCN4基元通过多个碱基与谷醇溶蛋白盒(TGTAAAG)偶联，是在几乎所有谷物的谷醇溶蛋白基因启动子中发现的双因子胚乳盒的组成之一，包括小麦麦谷蛋白，大麦的大麦醇溶蛋白，黑麦的黑麦碱，高粱cafulin，薏苡corxin。AACA基元参与几乎所有水稻谷蛋白基因的表达。尽管基因表达需要两个基元的结合(GCN4基元和谷醇溶蛋白盒或GCN4基元和AACA基元)，为了足够地发挥胚乳特异性启动子的作用，还需要一个额外的基元(Takaiwa，F.等，Plant Mol.Biol.30：1207-1221，1996；Yoshihara，T.等，FEBSLetts.383：213-218，1996；Wu，C.Y.等，Plant J.(在印))。最近，已经阐明，为了作为能在水稻植物谷蛋白基因(GluB1)中再现胚乳特异性表达的最小启动子起作用，至少需要三种组成，即存在于197bp启动子区内的GCN4基元，AACA基元和ACGT基元(Wu，C.Y.等，Plant J.14：673-683，1998；Wu，C.Y.等，Plant J.23：415-421，2000)。