[发明专利]黄瓜紫黄质脱环氧化酶基因启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种黄瓜紫黄质脱氧环化酶基因启动子及其应用。

背景技术

植物在生长发育过程中总是面临着各种非生物逆境胁迫。强光下，植物叶片所能利用的光能只占光合器官所吸收光能的一小部分，过剩的激发能如不能被及时耗散掉，就会导致光抑制甚至对光合机构造成破坏，如果同时存在其它环境胁迫，光破坏作用还会增强。植物在长期的进化过程中形成了一整套耗散过剩光能的有效机制。叶黄素循环就是其中一种保护机制，在植物防御光破坏中起重要作用。

叶黄素循环由紫黄质(V)、环氧玉米黄质(A)和玉米黄质(Z)三种色素，以及催化它们相互转化的两种酶组成。研究表明Z和A能够从叶绿素中吸收过多的激发能并以热能的形式耗散掉，从而保护光合器免受强光的破坏。在高等植物中，在这个过程中紫黄质脱环氧化酶(VDE)是叶黄素循环的关键酶。

黄瓜在光照强的露地栽培时强光会导致其光合能力下降，尤其在低温胁迫下，即使中等强度的光强也会使植物发生光抑制。因此，对黄瓜紫黄质VDE基因及其启动子的克隆，和功能的研究具十分重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有启动子功能的DNA分子。

本发明所提供的DNA分子，来源于葫芦科甜瓜属黄瓜(Cucumis sativus L.)品种戴多星，为如下1)-3)中任一种：

1)序列表中序列1所示的DNA分子；

2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且具有启动子功能的DNA分子；

3)与1)或2)限定的DNA序列具有90％以上同源性，且具有启动子功能的DNA分子。优选为95％以上同源性。

序列表中序列1由1983个核苷酸组成。

含有所述DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌均属于本发明的保护范围。

在本发明的实施例中所述重组载体为在pCAMBIA1391的多克隆位点插入所述DNA分子得到的重组质粒，而所述插入DNA分子的多克隆位点具体为限制性内切酶位点Sal I和Nco I。

所述表达盒可以由具有启动子功能的所述DNA分子，由所述DNA分子启动表达的目的基因，以及转录终止序列组成；所述DNA分子以功能性方式与所述目的基因连接，且所述目的基因与所述转录终止序列连接。

所述DNA分子在启动目的基因在植物表达中的应用也属于本发明的保护范围。在本发明的实施例中，所述植物具体为拟南芥；所述表达为叶片特异表达。

利用所述DNA分子培育转基因植物的方法也属于本发明的保护范围，该方法包括如下步骤：

1)构建目的基因重组表达载体：将目的基因插入携带有所述DNA分子(黄质脱环氧化酶基因启动子基因)的所述重组载体，使所述DNA分子启动所述目的基因表达，得到目的基因重组表达载体；

2)将步骤1)构建的目的基因重组表达载体导入目的植物中，得到在叶片中特异表达所述目的基因的转基因植物。在本发明的实施例中，所述目的植物具体为拟南芥。

将所述目的基因重组表达载体导入所述目的植物的方法可为农杆菌介导法、Ti质粒法、Ri质粒法、植物病毒载体法、直接DNA转化法、显微注射法、电导法等，在本发明的实施例中具体采用的为农杆菌介导法。

另外，扩增所述DNA分子(黄质脱环氧化酶基因启动子基因)全长或任一片段的引物也属于本发明的保护范围。

本发明从黄瓜(戴多星)中克隆出了黄瓜紫黄质脱环氧化酶基因启动子的相关序列，实验证实该启动子是一个高效特异性表达的启动子，主要在进行光合作用的绿色植物组织(如叶片)中启动目的基因的表达，这对于进一步研究植物光合作用相关分子生物学信息具有非常重要的意义。

附图说明

图1为含有CsVDEP启动子转基因拟南芥的根、茎、叶、花和果荚的GUS活性测定结果柱状图。横坐标表示植株的部位，A-E分别代表转基因拟南芥的根、茎、叶、花和果荚；纵坐标表示GUS的相对活性。

图2为含有CsVDEP启动子转基因拟南芥及转pCAMBIA1391空载体的拟南芥根、茎、叶和花的GUS染色结果图。其中，第一排为含有CsVDEP启动子转基因拟南芥根、茎、叶和花的GUS染色结果图，第二排为转pCAMBIA1391空载体的拟南芥根、茎、叶和花的GUS染色结果图(阴性对照)。A为转基因拟南芥根的GUS染色结果；B为转基因拟南芥叶的GUS染色结果；C为转基因拟南芥花的GUS染色结果；D为转基因拟南芥茎的GUS染色结果。