[发明专利]植物中菌根诱导表达的磷酸盐转运蛋白基因启动子的顺式调控元件

说明书

技术领域

本发明是植物中菌根诱导表达的磷酸盐转运蛋白基因启动子的顺式调控元件，具体要求涉及茄科作物中菌根诱导表达的磷酸盐转运蛋白基因的启动子保守区域中的两个重要顺式调控元件及其启动子序列序列，属于基因工程领域。

背景技术

磷(P)是植物生长发育必需的大量营养元素之一，广泛参与植物体内的生化合成、能量转移、信号转导等代谢过程。磷在土壤中主要以无机磷酸盐(Pi)的形态被植物吸收利用。由于磷在土壤中容易被固定，使其成为世界范围内有效性最差的营养元素之一(Raghothama，1999)。植物在长期的进化中已形成对磷缺乏的适应机制，其中很广谱且重要的机制之一便是与土壤中的菌根(Mycorrhiza)真菌形成共生体系(Harrison，2006)。植物通过在根系细胞膜上表达多种不同亲和力的磷转运蛋白来吸收和转运土壤中的有效磷。迄今为止，大多数被分离和鉴定的磷转运蛋白都属于高亲和的Pht1家族。茄科作物(Solanaceous species)是仅次于禾本科和豆科作物的世界第三大经济作物。在部分茄科作物中已经相继克隆到了5个Pht1家族的磷转运蛋白基因，其中3个(Pht1；3-Pht1；5)都与菌根信号有关(Chen et al.，2007；Xu et al.，2007)。研究它们的功能特别是表达调控模式对于提高作物对土壤中有限的有效磷资源的吸收能力及利用效率有着不可估量的意义。

虽然茄科作物中Pht1；3-Pht1；5基因的表达模式十分确定，而对于它们的受菌根信号的调控方式及其上游转录因子还知之甚少。本发明从茄子和烟草中分离到了Pht1；3-Pht1；5基因的启动子，并确定了其保守区域中能介导其菌根诱导表达模式的两个顺式调控元件P1BS和MYCS，提出了利用P1BS和MYCS克隆菌根信号途径中的转录因子继而通过其提高作物吸收、利用磷素营养能力的遗传改良方法。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于公开茄科作物中Pht1；3-Pht1；5基因的启动子保守区域中的两个顺式调控元件及其启动子序列，这两个顺式调控元件可作为酵母单杂交系统(Yeast one-hybrid system)中的诱饵(bait)，克隆到菌根信号途径中的关键转录因子并继而导入植物，提高植物的磷素吸收利用能力，以进行植物品种改良。

技术方案

本发明是植物中菌根诱导表达的磷酸盐转运蛋白基因启动子的顺式调控元件包括：

MYCS和P1BS，其特征序列如下：

MYCS：TKTCTTGTT

P1BS：GNATATNC

其中：K＝G或T；N＝A或G或C或T。

含有上述顺式调控元件的茄子中菌根诱导表达的磷酸盐转运蛋白基因SmPT3的启动子，其序列为SEQ ID NO.1。

含有上述顺式调控元件的茄子中菌根诱导表达的磷酸盐转运蛋白基因NtPT3的启动子，其序列为SEQ ID NO.2。

含有上述顺式调控元件的茄子中菌根诱导表达的磷酸盐转运蛋白基因SmPT4的启动子，其序列为SEQ ID NO.3。

含有上述顺式调控元件的茄子中菌根诱导表达的磷酸盐转运蛋白基因NtPT4的启动子，其序列为SEQ ID NO.4。

含有上述顺式调控元件的茄子中菌根诱导表达的磷酸盐转运蛋白基因SmPT5的启动子，其序列为SEQ ID NO.5。

含有上述顺式调控元件的茄子中菌根诱导表达的磷酸盐转运蛋白基因NtPT5的启动子，其序列为SEQ ID NO.6。

两个对Pht1基因的菌根诱导表达模式起不可或缺作用的顺式调控元件MYCS和P1BS存在于上述启动子序列中靠近ATG 200bp内为保守区域。

有益效果

1、本发明公开了茄科作物中Pht1；3-Pht1；5基因的启动子及其保守区域中的两个顺式调控元件，这两个顺式调控元件可作为酵母单杂交系统(Yeast one-hybrid system)中的诱饵(bait)克隆到菌根信号途径中的关键转录因子并继而倒入植物，提高植物的磷素吸收利用能力，以进行植物品种改良。

2、本发明人提供的MYCS和P1BS两个顺式调控元件参与植物对菌根信号的应答反应，启动子融合GUS报告基因表达分析表明MYCS和P1BS在缺磷且菌根真菌根内球囊霉菌(Glomus intraradices)侵染的条件下对Pht1；3-Pht1；5的菌根诱导表达模式不可或缺。