[发明专利]水稻非生物胁迫诱导型超强启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物生物技术领域，特别涉及应用于非生物胁迫特异诱导相关基因在水稻及单子叶植物中的转化及其转基因植物培育。

背景技术

植物启动子是偶联细胞内外环境因子的刺激，响应特定转录因子，从而启动相关功能基因的重要核苷酸序列。植物启动子拥有特定活性、组织特异性与接受特定配基诱导性，决定着与其相连的功能基因的程序性表达，促使功能基因在植物特定条件下的生长发育过程中发挥着决定性作用。利用植物启动子的特定时空性或特异响应性，植物启动子被广泛地应用于精确地调控相关功能基因特异表达。因此，筛选植物非生物胁迫诱导型启动子，并加以人工改造，可为利用转基因技术创制转基因新材料提供重要的转化工具。

植物感受非生物胁迫所做出的应激反应，是以特殊基因的启动子被诱导从而启动相关基因的程序性表达为前提，进而改变植物的新陈代谢以适应环境的胁迫。在这一非生物胁迫与相关基因表达过程中，涉及一系列复杂的信号级联途径的调控与制御。研究表明，植物感受非生物胁迫所引起的应激反应，是以Ca²⁺/钙依赖性蛋白激酶（calcium-dependent protein kinase，CDPK）所介导的信号级联途径为枢纽，并与植物激素与糖等信号通路相偶联，激发逆境耐受相关基因的特定启动子，并介导植物对逆境耐受相关基因的表达，从而提高植物对非生物胁迫的耐受性（Mantri et al,2012,Abiotic Stress Responses in Plants:Present and Future，1-19;Snedden WAand Fromm H,2001,Calmodulin as a versatile calcium signal transducer in plants.New Phytol 151:35–66;Luan et al，2002,Calmodulins and calcineurin B-like proteins:calcium sensors for specifi c signal response coupling in plants.Plant Cell 14(Suppl):S389–S400;Sanders et al，2002,Calcium at the crossroads of signalling.Plant Cell 14(Suppl):S401–S417）。此外，植物CDPKs被认为是激活干旱/ABA胁迫的应激响应基因表达的分子开关（Zhang et al.2005,Cloning and biochemical properties of CDPK gene OsCDPK14 from rice.J.Plant Physiol.162(10):1149–1159）。大量的研究结果暗示，植物感受非生物胁迫CDPK基因的启动子中可能蕴藏着响应非生物胁迫的特异启动子。研究表明，水稻CPKs（OsCPKs）的编码基因的表达与干旱等逆境应激反应有关。OsCPKs对干旱等逆境胁迫做出普遍地、特异地的应激反应以增强胁迫的耐受力，从而减少环境胁迫的伤害（Saijo et al,2000,Over-expression of a single Ca²⁺-dependent protein kinase confers both cold and salt/drought tolerance on rice plants.Plant J 23:319–327；Seki et al,2009,Microarray analysis for studying the abiotic stress responses in plants.Mol Tech Crop Improve 3:333–355；Mantri et al,2010b,Molecular biology for stress management.In:Yadav SS,McNeil DN,Weeden N,Patil SS(eds)Climate change and management of cool season grain legume crops.Springer,Heidelberg,pp 377–408.ISBN 978-90-481-3708-4）。

发明内容

本发明的目的在于提供一种受非生物胁迫所诱导的具有超强活性的启动子，以用于转基因植物的培育。