[发明专利]毛状体特异性启动子

说明书

技术领域

本发明涉及毛状体特异性植物启动子及其用途。所述启动子可用于在毛状体细胞中表达同源蛋白或异源蛋白，或者用于表达活性核酸分子，如正义和/或反义RNA。提供了具有启动子活性的核酸序列，以及包含这些序列的嵌合基因、载体、重组型(转基因)细胞和生物体。还提供了用于制备包含所述启动子的转基因细胞和生物体(特别是植物和植物细胞)的方法。所述启动子可用于在毛状体中产生多种化合物，如杀虫剂、挥发油、调味剂或芳香剂、药物组分、细胞毒性蛋白等。

背景技术

毛状体是植物表皮的各种突起(outgrowth)，包括分支或不分支毛状物、泡囊、钩刺和蛰毛。毛状体是固定的多细胞凸出结构，被认为作为有毒重金属和异物的接收库(Salt et al.，1995，Plant Phys 109，1427；Domínguez-Solís et al.2001，J Biol Chem 276，9297；Gutiérrez-Alcaláetal.2000，PNAS 97，11108)，其在保护植物免受食草动物侵袭中是重要的，但也可抵抗由蒸腾和紫外光照射引起的水分损失(Mauricio&Rausher，1997，Evolution 51，1435Wagner et al.2004，Ann Bot 93，3)。

含多种次生化合物的腺毛状体存在于许多茄科物种的叶上，它们在抗多种害虫中的作用已经得到很好地证明(例如，Juvik et al.1988，JChem Ecol 14，1261；Heinz&Zalom，1995，J Econ Entomol 88，1494；Kennedy&Sorenson，1985，J Econ Entomol 78，547；Gurr，1995，PlantProt Quart 10，17；Gurr&McGrath，2002，Ann App Biol  Calo et al.，2006，J Exp Bot 57，3911)。番茄中的腺毛状体包含大量的萜(van derHoeven et al.，2000)和甲基酮(Fridman et al.，2005)。毛状体已被分成I至VII型(Luckwill，1943，Aberdeen University Press，UK)，I型、IV型、VI型和VII型为腺毛状体型，II型、III型和V型为非腺的。IV型、V型和VI型是野生番茄多毛番茄(S.habrochaites)中最主要的毛状体类型(Simmons and Gurr，2005，Agricultural and Forest Entomol 7，265)。在潘那利番茄(S.pennelli)中，对害虫的抗性主要与IV型腺毛状体的化学和密度有关，该型腺毛状体覆盖该植物的所有部位(Simmons et al.，2003Aus J Entomol 43，196；2004，Entomol Exp App 113，95)。当物理地去除腺毛状体的溢泌物时，害虫的存活和寿命增加，而死亡率和捕集减少(Simmons and Gurr，2005，Agricultural and Forest Entomol 7，265)。IV型和VI型毛状体已被与害虫的防治呈正向关联。

棉花胚珠的非腺毛状体已被探讨作为经济上十分重要的生物技术的靶位(Kim and Triplett，2001，Plant Physiol 127，1361)。腺毛状体可分泌多种植物化学物(例如潘那利番茄中的酰基糖以及多毛番茄中的甲基酮和萜)的能力使得这些结构有可能适合于生物技术应用，并为基于毛状体的害虫管理提供了机会。

毛状体中的蛋白表达可用于产生有用的化合物如杀虫剂、药物组分、挥发油、调味剂和芳香剂(Callow，2000 Advances in botanical researcheds.Hallahan and Gray，San Diego Academic Press；Wagner 2004AnnBot 93，3)。为了特异性地在毛状体中产生组分，对植物毛状体中的基因表达进行调节是必需的。若能够在特定结构或细胞中指导蛋白表达，则可避免干扰植物代谢途径并由此避免干扰植物性能。

组成型强启动子如公知的花椰菜花叶病毒启动子(CaMV 35S)通常用于异位表达研究。然而，该类型的启动子不是很适合用于表达特定的且可能毒害植物的化合物，例如萜。而且，代谢库的耗尽可能是难以解决的问题。