[发明专利]植物胚乳特异性表达启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物胚乳特异性表达启动子及其应用。

背景技术

植物生物技术的最新发展不仅实现了传统农艺形状的改良(如提高作物产量，增强抗病、抗虫、抗除草剂特性，改良品质等)，而且使植物成为生物医药和工业产品的生物反应器(Daniell et al.，Trends Plant Sci 2001，6：219-226；Giddingset al.，Nature Biotech 2000，18：1151-1156；Hood and Jilka，Curr OpinBiotechnol 1999，10：382-386；Hood and Woodard，Plants as Factories forProtein Production 2002，pp.119-135.Netherlands：Kluwer Academic)。对于绝大多数禾本科作物，由于其产量高、生产成本低、耐储藏且生产规模容易控制等特点，决定了其为第二代转基因产物的理想载体。近年来利用水稻种子生产具有保健作用的外源蛋白和可食性疫苗研究发展很快，且已经取得了巨大成功。如维生素A、具有降低血糖作用的大豆球蛋白(Glycinin)、具有预防和治疗缺铁性贫血和提高自身免疫功能的大豆铁蛋白(Ferritin)、具有刺激胰岛素分泌预防糖尿病发生功能的GLP、乙肝疫苗和花粉过敏症疫苗等均成功地在水稻中表达并高水平累积(Goto etal.，Nature Biotech 1999，17：282-286；Katsube et al.，Plant Physiol 1999，120：1063-1073；Qu et al.，Planta 2005，222：225-233；Takagi et al.，ProcNatl Acad Sci 2005，102：17525-17530；Ye et al.，Science 2000，287：303-305；Zheng et al.，Plant Physiol 1995，109：777-786)。然而缺少相应的启动子成为目前生物技术应用(外源基因的理想表达部位，表达方式，表达时期和表达水平等)的限制因子。

植物基因工程的根本目标是培育能使目的基因稳定而且高效表达的转基因植株。基因表达受控于转录起始处的核苷酸序列即启动子成分，它主要包括RNA聚合酶启动转录的信号，以指导合成相应的信使RNA分子，进一步指导蛋白质的合成。启动子控制基因转录水平，同时还决定了基因的表达时间和表达方式。

目前广泛应用的启动子(包括CaMV35S、ubiquitin1、Actin1)尽管其表达效率高，然而由于其表达不受时空限制，它在几乎所有组织中都能使外源基因表达，在进行种子中外源基因过量表达过程中，会驱动基因在种子外的其它组织中表达，既消耗生物能源，同时会导致一些可能对生物生长发育产生不利影响的代谢产物的合成。且上述启动子的表达强度尚无法满足转基因产业化的需要。若选择胚乳特异性高强度表达启动子，有助于定时定向调控外源有用蛋白的合成，既节约能源，保证了植物正常生理活动不受干扰，同时又能提高外源有用蛋白在种子中的储藏水平。

水稻种子储藏蛋白以谷蛋白和醇溶性蛋白为主，分别占种子全蛋白的80％和10％。水稻谷蛋白基因只在胚乳中表达，而在其它组织中几乎检测不到谷蛋白。水稻谷蛋白由大约10个基因控制，这些基因根据其DNA序列的同源性分为GluA和GluB两个基因亚族(Subfamily)，分别由4个以上基因组成。虽然水稻谷蛋白基因在其碱基序列上具有较高的相似性(亚族内80-96％，亚族间60-80％)，但其启动子区域却几乎没有相似性，预示着其基因表达的调控机制各不相同。

来自于水稻胚乳储藏蛋白基因的启动子对于外源基因的表达具有潜在的应用价值。Qu和Takaiwa(Plant Biotechn J，2004，2：113-125)利用GUS作报告基因，研究了3个水稻谷蛋白(GluB-1，GluB-2，GluB-4)，3个醇溶蛋白(10kD，13kD，16kD)和1个球蛋白(26kD)基因启动子的表达方式、组织表达特异性和表达强度。获得了4个表达活性比Ubiquitin高数倍的胚乳特异性表达启动子(GluB-4，10kD prolamin，16kD prolamine和Glb-1)。

发明内容

本发明的目的是提供一种植物胚乳特异性表达启动子及其应用。

本发明所提供的植物胚乳特异性表达启动子，来源于水稻GluB-5基因的上游序列，可以是下述核苷酸序列之一：

1)序列表中序列1的DNA序列；