[发明专利]甘蓝型油菜BnPABP3启动子的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程和生物技术领域。具体涉及一种甘蓝型油菜BnPABP3启动子(命名为P_BnPABP3，以下相同)，同时还涉及一种甘蓝型油菜BnPABP3启动子的制备方法。本发明还涉及含有该启动子或其同源核苷酸序列的载体和涉及利用该启动子在油菜及其它植物基因工程中的应用。

背景技术

植物启动子在基因的表达调控中起着关键作用。基因表达调控是多种因素综合作用的结果。一般按照一个事件的先后顺序，基因的调控分为转录水平调控、翻译水平调控以及蛋白质加工水平调控等。基因编码的蛋白质和RNA及其次级代谢产物对于维持生物体的整个生命活动极其重要。任何基因表达调控的错误都会对生命造成严重后果。因此，对于基因表达调控的机理研究一直是分子生物学研究的热点。转录水平的调控最为重要。启动子是转录水平调控的重要元件，也是基因工程表达载体的一个重要组成部分。在某种程度上，启动子决定了基因表达的时空顺序以及表达强度。所以，研究启动子的功能序列对于基因表达调控机制以及日渐成熟的植物基因工程具有非常重要的意义。

启动子在构建能够高水平表达异源表达载体的过程中起到关键作用，它决定了外源基因的转录效率和基因的表达水平。植物转基因育种所用的启动子可分为组成型和特异型两类。组成型启动子驱动的外源基因在转基因植株的所有发育时期和组织中稳定表达。对许多双子叶植物的转化，通常都使用含花椰菜花叶病毒(CaMV)的35S启动子或胭脂氨酸合成酶nos启动子的质粒载体，而在单子叶植物转化中最常用的是含有水稻肌动蛋白Act启动子，玉米泛素Ubi启动子及35S启动子的质粒载体(关丽英等，转基因植物中外源基因的有效表达及其安全评价。首都师范大学学报。2002，23(2)：52-56)。但是很多时候外源基因在受体植物中的持续高效表达不仅造成生物体内能源的浪费，而且在所有组织中的表达有可能对植株本身具有毒害作用，甚至引起转基因安全问题(Jia S-R.Environment and food biosafty assessment of transgenic plants.Advanced of Bioengineer.1997，17(6)：37-42；Morris S H，Adley C.C.Irish public perceptions and attitudes to modern biotechnology：an overview with a focus on GM foods.Trends in Biotechnology，2001，19(2)：43-48)。因此，诱导型启动子和组织特异性启动子的研究和应用日益受到育种工作者的重视。在转基因植物中鉴定的诱导型启动子包括热激启动子，来源于菠菜硝酸还原酶的诱导型启动子等(关丽英等，转基因植物中外源基因的有效表达及其安全评价。首都师范大学学报。2002，23(2)：52-56)。但是诱导型启动子的应用也具有一定限制，对受体植物进行的外在条件处理，如热激，激素处理等可能引起生物体内一系列的生理生化反应而不利于植株的正常生长。而且化学调控系统中用作诱导物的甲基脱氢皮质醇(dex，dexamethasone)、雌二醇(estradiol)和四环素(tetracycline)都对生态环境有害，不宜用于生产实践。而使用植物体内本身的组织特异性启动子就可以避免这种问题。显然，外源基因的组织特异性表达必将有效提高转基因作物的生物安全性。近年来在这方面已经取得很大成就。在不同组织中特异性表达的各类启动子已不断得到研究(宋扬等，植物组织特异性启动子研究。生物技术通报。2007，(4)：21-24)。

油菜作为中国主要的油料作物，在长江流域广泛种植，对国计民生具有重要影响。随着转基因技术的成熟，转基因油菜必然会面临转基因安全风险的舆论。用在油菜种子中完全不表达的启动子来启动目的基因的表达是解决这个问题的一个可行方法。达到既提高油菜各方面品质，又不引起食用油安全风险的目的。

因此，本发明开发了一个甘蓝型油菜内源启动子。通过荧光定量PCR检测表明该启动子驱动的内源基因在植株的根、茎、叶片、花蕾、角果中高量表达。通过检测报告基因GUS的表达特征证明启动子驱动的基因在根部、茎部、叶片、花蕾以及角果皮中高量表达而种子中不表达。我们的结果预示着该基因的启动子在转基因植物中具有相当的应用前景。

发明内容