[发明专利]根特异启动子驱动水通道蛋白基因 ZMPIP2a表达载体及构建方法

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，特别涉及一种根特异启动子驱动水通道蛋白基因 ZMPIP2a表达载体及构建方法。

 

背景技术

启动子是基因表达调控因子中最重要的因子，基本决定一个基因是否表达、何时表达和何处表达。按作用方式和功能，启动子大体可以分为组成型启动子、特异性启动子和诱导型启动子三大类。目前，组织特异性启动子的调控机制己进入深入研究阶段，该类启动子除具有基本结构外，通常还有一些调控特异表达的序列，这些序列为转录因子提供了结合位点，通过与蛋白质的相互作用来调节基因表达。在组织特异性启动子的驱动下，基因的表达通常只发生在特定的组织或器官，并往往表现出发育调节的特性。

根是植物吸收水分和营养物质的重要器官，根特异表达系统可用于研究植物的高渗胁迫耐受、植物修复和根际分泌等。拟南芥的磷酸转移酶基因PHT1启动子与GUS融合，在农杆菌介导下转化拟南芥和拟南芥，组织化学分析显示蛋白只在拟南芥和拟南芥的根毛及根表皮表达，说明该启动子是根特异的。Borisjuk等用根特异启动子mas2、GFP和烟草钙网蛋白基因(calreticulin)构建融合表达载体，转基因烟草水培研究结果表明，根细胞不仅能高效产生某些目的蛋白质，而且可将目的蛋白质分泌到液体培养基中。

水通道蛋白是一种水的分子通道，植物细胞吸水必须要通过水通道蛋白的功能实现。爪蟾卵母细胞中的研究显示，水通道蛋白ZmPIP2a能够使爪蟾母卵细胞细胞膜透水性提高至原来的8倍，大大增加了细胞吸水能力。

玉米水通道蛋白家族有14个质膜水通道蛋白(plasma membrane intrinsic proteins, PIPs)，其中包含PIP1与PIP2。其中玉米水通道蛋白ZmPIP2-5（即ZmPIP2a）的运输活性已经得到检验：其表现出高度水分运输活性。人工模拟的水分亏缺条件下，ZmPIP2a基因表达量有增加的趋势。其表达量的高低有可能与根系吸水能力的强弱以及作物抗旱性的强弱有关。

植物的根系在植物抗旱中起着重要的作用，根系吸水力的提升和根系形态的建成，无疑对提高植物的吸水力，增强其抗旱性具有重要的意义。多数的植物功能基因如激素合成、代谢相关基因，植物生长、发育调控基因在植物的地上部分和地下部分均有表达，通过简单的转基因或者基因沉默的方式只能从整体上调节基因在植物体的表达，不能特异性的实现对植物根系功能和发育的调控。

为了解决上述问题，需要利用植物根系特异性表达的启动子驱动水通道蛋白功能基因的表达，以达到既能提高植物吸水性、增加植物根系长度和数量，又不影响植物地上部生长、不损害植物营养生长的目的，由此通过转基因的手段能够获得相应的抗旱植株。目前的研究中需要构建一种根特异启动子驱动水通道蛋白基因表达载体。

 

发明内容

本发明提供一种根特异启动子驱动水通道蛋白基因 ZMPIP2a表达载体，所述的根特异启动子驱动水通道蛋白基因 ZMPIP2a表达载体的出发载体为PGreen0229质粒载体，并包含有水稻根特异性启动子基因EXP18-D和水通道蛋白基因ZMPIP2a。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种根特异启动子驱动水通道蛋白基因 ZMPIP2a表达载体，所述的根特异启动子驱动水通道蛋白基因 ZMPIP2a表达载体的出发载体为PGreen0229质粒载体，所述的根特异启动子驱动水通道蛋白基因 ZMPIP2a表达载体的启动子是水稻根特异性启动子基因EXP18-D，所述的水稻根特异性启动子基因EXP18-D的下游包含有水通道蛋白基因ZMPIP2a。

所述的水稻根特异性启动子基因EXP18-D的序列为序列表中的SEQ ID No：4；所述的水通道蛋白基因ZMPIP2a的序列为序列表中的SEQ ID No：5。

所述的根特异启动子驱动水通道蛋白基因 ZMPIP2a表达载体的构建方法包括以下步骤：

Ⅰ、UBQI-Nos- 35Sbar -PGreen0229质粒载体构建：

A、将基因35Sbar连接到PGreen0229质粒载体，得到35Sbar- PGreen0229质粒载体；