[发明专利]甘蓝型油菜缺磷特异诱导表达的启动子

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及到一个甘蓝型油菜缺磷诱导特异表达启动子的克隆及应用。

背景技术

磷是植物生长发育必需的营养元素。植物主要通过根系以磷酸根的形式吸收磷。由于磷酸根很容易被土壤矿物、金属离子吸附固定以及土壤微生物的转化，所以土壤中磷的生物有效性非常低。缺磷成为限制作物产量和品质提高的主要因素。人们往往通过大量施用磷肥来维持作物产量，这不仅增加了农业生产成本，也加剧了磷矿这种不可再生资源的消耗，而且造成了水体富营养化等环境问题。这就推动了世界范围内植物磷营养高效的研究。科学家期望通过分子生物学方法，借助基因工程培育磷营养高效或耐低磷的作物。实验表明这是一项经济有效且环境友好的措施。López-Bucio等通过基因工程培育的过量产生柠檬酸的转基因烟草，在低磷条件下，这种烟草可生长更多的叶片，积累更多的生物产量(López-Bucio等，2000)。Wang等将来自拟南芥的紫色酸性磷酸酶基因转入大豆中，在酸性土壤上转基因植株每株结荚数和种子数均大幅提高(Wang等，2009)。Nilsson等将一个MYB转录因子PHR1在拟南芥中超表达，结果显示转基因植株提高了磷的吸收(Nilsson等，2007)。

在已报道的植物磷营养相关基因转化中，一般是应用组成型、强表达的35S启动子。由于组成型启动子在不同组织和不同环境条件下都能驱动下游基因的表达，结果导致在正常生长条件下，抗逆蛋白也大量产生。这不仅浪费能量，而且影响植物正常的生理代谢，使植物生长异常。因此找到一个在缺磷条件下特异表达的启动子将对植物磷营养基因工程具有重要作用。利用来源于甘蓝型油菜且被缺磷特异诱导表达的启动子构建表达载体而培育磷高效或耐低磷油菜的研究还未见报道。诱导型表达的启动子只在植物遭受磷胁迫时才表达，不会导致抗逆蛋白的过量积累。综合考虑这些因素，本发明试图找到一个被磷胁迫特异诱导表达的启动子，为甘蓝型油菜和其它作物的磷营养基因工程提供新的工具。

长期生活在缺磷环境中，植物进化出一系列适应机制来应对缺磷胁迫，包括改变根构型、增加根毛密度、诱导高亲和磷转运子、分泌有机酸和磷酸酶等。生理和表型的变化必然由大量基因的差异表达所介导。Misson等借助生物芯片技术研究拟南芥短期、中期以及长期磷胁_迫下基因表达变化情况，结果显示分别有612个基因被诱导，254个基因被抑制(Misson等，2005)。这就为我们克隆磷胁迫诱导表达启动子提供了可能。目前，有关缺磷诱导特异表达启动子的克隆和应用的报道很少。因此，对缺磷诱导表达启动子的研究和技术发明将不仅有助于研究磷胁迫应答基因的表达调控机制，而且在磷高效或耐低磷作物品种的培育中具有应用价值。本发明就是利用生物技术，从甘蓝型油菜基因组中克隆到一个磷胁迫特异诱导表达的启动子，将该启动子与标记基因GUS融合，转入拟南芥中，验证了该启动子磷诱导表达的特异性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种来自甘蓝型油菜缺磷特异诱导表达启动子。本发明的另一目的是提供上述启动子的应用方法。

本发明通过以下技术方案实现：

申请人从甘蓝型油菜基因组中克隆得到的不被氮、钾、硫和铁元素缺乏诱导，只被缺磷诱导表达的pBnPR1启动子序列，它的核苷酸序列如序列表SEQ ID NO.1所示。所述的pBnPR1启动子序列，它是序列表SEQ ID NO.1中第1-1874位碱基所示的序列或是与序列表SEQ IDNO.1所示序列同源性在90％以上核苷酸序列，且能被缺磷诱导表达的同源序列。该启动子在正常以及缺氮、缺钾、缺硫、缺铁条件下，不表达或表达量极弱。在遭受缺磷胁迫后，该启动子能被显著诱导表达。