[发明专利]一种气孔和维管束特异表达的植物基因启动子

说明书

技术领域：

本发明涉及植物分子生物学和植物基因工程领域，是关于一种可驱动报告基因在植物气孔和维管束内特异表达的启动子序列。 

背景技术：

基因表达受生物体内各种理化因素的调节控制，在DNA水平、转录水平、转录后水平、翻译水平、翻译后加工、运输及定位等各个环节都进行着精细的调控。启动子是指RNA聚合酶及一些反式作用因子识别并与之结合从而正确有效地起始转录的一段特异性的DNA序列，启动子一般由两部分组成：一部分是形成普遍性转录结构所需要的，通常称为核心启动区，包括转录起始点及邻近的TATA框；另一部分是决定基因转录特异性和活性的区域，由多个保守序列组成，这些保守序列在不同的启动子的位置、种类及拷贝数存在较大差异。两部分都参与基因转录的调控，但后一部分起主要的控制作用。根据启动基因表达方式的不同，启动子可以分为组成型启动子、诱导型启动子和组织特异性启动子三大类。但这种分类是相对的，在某些情况下，一种类型的启动子往往兼有其他类型启动子的特性。组成型启动子基因的表达不受时空限制，在不同组织器官和发育阶段基因的表达无明显差异。诱导型启动子能使基因对特定信号刺激(包括物理因素、化学因素和生物因素)做出响应。组织特异性启动子有时也称为器官特异性启动子，这种启动子调控基因只在某些特定器官、组织或细胞中表达。这类启动子研究较多的有根特异启动子、茎特异启动子、叶特异启动子、花特异启动子、果实特异性表达启动子、种子特异性表达启动子以及特化器官特异性表达启动子如块茎和根瘤特异性表达启动子等。 

气孔是植物与外界环境进行气体交换的门户，也是水分蒸腾的通道。气孔的开关控制着植物的蒸腾作用、光合作用及呼吸作用等重要生理过程。作为气孔复合体一部分的保卫细胞控制着植物体与外界的交换。目前，关于保卫细胞内特异表达基因的研究还很有限。保卫细胞特异性启动子能够启动基因在保卫细胞中进行特异性表达。1994年Muller-Rober B等报道了的马铃薯ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGP酶)启动子序列能够驱动报告基因特异地在气孔中表达。2004年Plesch G等人在马铃薯KST1基因的启动子中发现了TAAAG元件，该元件是StDof1蛋白转录识别和结合的位点，可控制基因在保卫细胞内的特异表达。 

植物维管组织包括韧皮部与木质部。韧皮部运送有机物；木质部运送水和土壤中吸收的养分，并提供能量支持。韧皮部包括筛分子和伴细胞；木质部包括管状分子和木质薄壁组织 细胞。目前已经鉴定的维管束特异启动子较少，研究比较深入的维管束特异表达启动子主要有：菜豆GRP1.8(富甘氨酸细胞壁结构蛋白)、拟南芥profilin2基因和菜豆苯丙氨酸氨裂合酶PAL基因的启动子。此外还有能在韧皮部特异表达的玉米蔗糖合成酶基因Sh1启动子，拟南芥蔗糖合成酶基因AsusI启动子，能在木质部特异表达的pal2基因(编码苯丙氨酸脱氨酶)启动子，CCoAOMT(咖啡因-辅酶A 3-O-甲基转移酶)基因启动子，4-香豆醛：CoA连接酶4cl1(参与木质部细胞壁的木质素生物合成)基因启动子。 

组成型启动子(如CaMV35S启动子)经常被应用于植物基因工程，外源基因一般在转基因植物的所有部位和所有的发育阶段都会表达。然而，外源基因在植物体内持续、高效的表达不但造成植物能量和养分的浪费，往往还会使某些性状发生改变，影响生长发育。组织特异启动子由于其表达的空间特异性而具有许多组成型启动子所不具备的特点，将外源基因在转基因植物中定位表达不但可以降低植物负担、减轻对作物农艺性状的影响，还可以提高外源基因在特定部位的浓度，增加转基因的效果。作为基因工程中最富有前景的调控元件，组织特异性启动子已成为近年研究的热点之一。因此，本发明所述的植物气孔和维管束特异性启动子可用于植物基因工程操作，指导外源基因特定地在气孔和维管束内表达，改良植物特性。 

发明内容：

本发明提供一种印度芥菜扩展蛋白启动子，具有附图1所述的核苷酸序列，其特征可驱动基因在植物气孔和维管束特异表达。 

本发明另一个目的是提供一种包含上述启动子序列以及所需目的基因编码区核苷酸序列连接后产生的重组质粒。 

本发明另一个目的是提供一种由上述重组质粒转化的微生物菌株。 

本发明另一个目的是提供上述重组微生物在转基因植物中的应用。 

本发明另一个目的是提供上述重组质粒在转基因植物中的应用。