[发明专利]玉米低温干旱诱导型启动子及活性分析

说明书

技术领域

本发明属生物工程技术领域，涉及一段DNA序列，在低温和干旱胁迫下它可以作为启动子调控基因的表达。具体涉及一种来源于玉米锌指蛋白基因ZmZFP并在植物中高度表达的低温、干旱诱导型启动子序列。 

背景技术

中国是一个人口众多的农业大国，粮食安全生产事关国计民生与社会稳定。低温、干旱等逆境是影响植物生长发育的主要非生物胁迫因子。近年来，由于全球气候变化导致干旱、洪涝、冰冻、热浪等极端气候事件频繁发生，给我国的农业生产造成了不利的影响。如去年冬季至今年早春的这段时间，我国北方大部分地区持续干旱，长期无雨和少雨形成的土壤干旱使作物根系不能从土壤中吸收足够的水分以补偿蒸腾的消耗而受害，导致植物出现生理性生长不良，抑制了植物的正常生长发育，进而导致其抗病能力下降，严重影响产量；2008年初发生在我国南方大部分地区的雨雪冰冻及低温冷冻灾害造成的直接经济损失达11亿多元。目前，干旱、低温等气象逆境对农业生产造成的损失人们还没有太好的办法进行防御。对于干旱，人们只能选择种植一些相对耐旱的作物或者是采用滴灌等先进的灌溉技术，然而目前先进的灌溉技术成本高，很难大范围的应用，而耐旱作物虽然耐旱，但不一定适合当地的其它气候条件及当地的种植习惯；对于低温，人们只能利用温室栽培或者推迟种植的方式来抵御，但温室建设增加了成本且不利于小麦等需要大面积种植的粮食作物的使用，而推迟种植时间也很难避开突发性的低温天气，更有可能错过作物的种植时间。这些都导致了人们对于干旱和低温等气象逆境的无奈。因此，科学研究者只能转而培育抗低温的品种。 

自转基因技术成熟以来，科学家们已经得到了很多转基因品种。然而，由于转入的基因大多数是由组成型启动子驱动表达的，组成型启动子具有高效表达、且在植物整个生长期都表达的特点，这使得大部分的转基因作物都具有植株矮小的特点，不利于植物的正常生长。而诱导型启动子在某些特定的物理或化学信号的刺激下，能够快速有效地诱导基因的转录，来抵御不良环境的影响。诱导型启动子独特的优点是它能根据自身的需求在特定的组织器官、环境下诱导基因转录，解决组成型启动子面对的问题。迄今为止，从玉米中分离的逆境诱导型的启动子很少。 

目前，分离和鉴定的低温、干旱诱导型启动子并不多，同时抗低温和干旱的启动子更少，一般为转录因子类蛋白基因的启动子，如DREB类、WRKY类、bZIP等。Shinozaki等(1994)从拟南芥干旱和低温诱导表达的rd29A基因上游分离到该基因的启动子，该启动子能够被干旱、低温和高盐等非生物胁迫因素诱导驱动下游基因的表达，命名为rd29A启动子，同时识别出对启动子活性起关键作用的DRE元件：TACCGACAT。rd29A启动子是目前抗逆植物基因工程中应用最广泛的诱导型启动子，被连接到许多转录因子基因的上游并转化入植物中，用以 研究这些基因逆境胁迫诱导表达的方式。 

利用低温、干旱诱导型启动子驱动抗低温、干旱基因的高效表达，从而改良作物的耐低温、干旱性成为目前研究的热点。然而，目前能应用于转基因研究的诱导型启动子仍然很少。因此，对于新的抗低温、干旱相关启动子的克隆、顺式作用元件具体序列的确定、各元件之间的相互作用，以及与这些元件互作的转录因子的研究仍然是今后启动子研究的重点。 

发明内容

本发明的一个目的是提供一种低温、干旱诱导型启动子序列，该启动子序列能够诱导目的基因高水平表达，而且该启动子来源于玉米锌指蛋白基因ZmZFP。 

本发明的第二个目的是提供一种用于植物转化的低温、干旱诱导型启动子真核表达载体，该载体指导高水平表达目的基因ZmZFP的低温、干旱诱导型启动子序列和5’非翻译区。 

本发明的第三个目的是提供一种所述载体转化的转基因玉米成熟胚。该转基因玉米胚能反映启动子诱导活性的高低。 

为实现上述目的，本发明克隆了玉米锌指蛋白基因ZmZFP的低温、干旱诱导型启动子区，并构建了用于植物转化的载体，所述载体包含带有ZmZFP基因的5’非翻译区的上述启动子。随后利用所述载体在玉米成熟胚中诱导表达，并观察到该启动子与低温、干旱诱导相关的高水平活性。 

本发明提供一种获得的玉米低温干旱诱导型启动子序列，包含相对于SEQ ID NO：1的转录起始位点的-1bp至-1645bp区(见序列表)的DNA核苷酸序列，低温、干旱可以在植物中诱导本发明所述的启动子的高水平活性。 

获得的玉米低温干旱诱导型启动子序列源自玉米锌指蛋白基因ZmZFP。