[发明专利]在植物腺毛特异表达的紫穗槐二烯基因启动子

说明书

技术领域

本发明涉及一种基因工程技术领域的基因启动子，具体是一种在植物腺毛特异表达的紫穗槐二烯(Artemisinic Aldehyde Delta-11(13)Reductase)基因启动子。

背景技术

青蒿(Artemisia annua L.)是菊科蒿属的一年生草本植物。青蒿素是从其地上部分分离出的一种含有过氧桥结构的倍半萜内酯化合物，是目前世界上公认的最有效的治疗疟疾药物，特别是对脑型疟疾和抗氯喹疟疾更加有效。目前，世界卫生组织推荐的最有效的治疗疟疾的方法就是青蒿素联合疗法(ACTs)。另外，随着对青蒿素药理研究的逐步深入，科学家发现青蒿素及其衍生物还具有抗炎、抗血吸虫、抗肿瘤以及免疫调节的功能，可见青蒿素是一种极具潜力的天然药物。

目前青蒿素的主要来源是从青蒿植株的地上部分提取，然而青蒿中青蒿素的含量非常低，为0.01％-1％，低含量使得青蒿素的大规模商业化生产受到了限制。由于青蒿素结构复杂，人工合成难度大、产量低、成本高，因此人工生产缺乏可行性。也有人尝试用组织培养和细胞工程的方法来生产青蒿素，然而青蒿素在愈伤组织中的含量低于干重的0.1％，在芽中含量最高也只有干重的0.16％，大多数研究没有检测到青蒿素。因此，利用组织培养及细胞工程来生产青蒿素的也不具备可行性。Dahua Chen等在《Plant Science》(植物科学)2000年155期179-185页发表了题为“Expression of a chimeric farnesyl diphosphate synthase gene in Artemisia annua L.transgenic plants via Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation”(通过农杆菌介导转化在青蒿植株中表达法尼基焦磷酸合酶基因)的论文，文中评述，通过过量表达法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase，FPS)可在原有基础上提高青蒿素含量2倍-3倍，达到1％左右。

紫穗槐二烯是从青蒿腺毛特异cDNA文库中分离出的一个编码紫穗槐二烯还原酶的基因。随着青蒿素生物合成途径的逐渐清晰，采用基因工程手段提高青蒿中青蒿素含量具有非常大的潜力，例如过量表达代谢途径中的青蒿素合成途径关键酶编码基因被证实是一种提高青蒿素含量的有效方法。在青蒿基因工程研究中，目前所采用的启动子大多数是组成性的启动子，例如烟草花叶病毒35S启动子(CaMV35)。这种启动子能够驱动外源基因在所有的组织和器官中表达，可能会对植物的正常生长造成一定的负担和危害。由于腺毛不是植物生长所必需的，利用腺毛特异表达的启动子对植物的腺毛系统进行遗传操作不会对植物的生长发育造成危害。先前的研究表明紫穗槐二烯基因在青蒿腺毛中大量表达，而在其它组织中表达量很低，这暗示紫穗槐二烯的启动子很可能是腺毛特异表达的启动子。因此，克隆紫穗槐二烯基因的启动子对利用植物腺毛组织表达和生产代谢产物的基因工程育种具有重要意义。克隆其启动子将为研究紫穗槐二烯基因的表达调控、分析启动子上的顺式作用元件奠定基础。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种在植物腺毛特异表达的紫穗槐二烯基因启动子。本发明的基因启动子能引导基因在转基因植物腺毛中特异表达。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及在植物腺毛特异表达的紫穗槐二烯基因启动子，该启动子具有序列表中SEQ IDNO.1的2422bp的核苷酸序列。

所述紫穗槐二烯基因启动子能引导基因在植物腺毛中特异表达。

所述紫穗槐二烯基因启动子能在利用植物腺毛组织表达和生产代谢产物的基因工程育种中应用。

所述的在植物腺毛特异表达的紫穗槐二烯基因启动子，其制备方法如下：

步骤一，培养青蒿无菌苗；

步骤二，采用CTAB法提取青蒿总DNA；

步骤三，Genomic DNAWalking法克隆启动子基因组序列；

步骤四，分析启动子上的顺式作用元件；

步骤五，紫穗槐二烯基因启动子的载体构建；

步骤六，根癌农杆菌介导紫穗槐二烯基因启动子转化青蒿；

步骤七，启动子所引导的gus报告基因在植株中的表达部位的确定。

本发明的有益效果：

本发明克隆得到的紫穗槐二烯基因启动子，可以特异性地在腺毛组织启动并高效表达外源基因，能应用于利用植物腺毛组织表达和生产代谢产物的基因工程育种中。