[发明专利]rd29启动子或其片段用于棉花中转基因的胁迫诱导型表达的用途

说明书

在一个方面，本申请披露了一种嵌合基因，该嵌合基因包含（a）一个第一核酸序列，该第一核酸序列包含SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2的至少400个连续核苷酸或与其具有至少80%序列一致性的一个核酸序列，这些序列中的任一项赋予所述嵌合基因胁迫诱导性；（b）一个第二核酸序列，该第二核酸序列编码一种感兴趣的表达产物，该感兴趣的表达产物参与棉花植株对胁迫的响应；以及任选地（c）一个转录终止和聚腺苷酸化序列。在另一方面，本申请披露了一种棉花植株细胞，该棉花植株细胞包含（a）一种嵌合基因，该嵌合基因包含一个第一核酸序列，该第一核酸序列包含SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2的至少400个连续核苷酸或与其具有至少80%序列一致性的一个核酸序列，这些序列中的任一项赋予所述嵌合基因胁迫诱导性；（b）一个第二核酸序列，该第二核酸序列编码一种感兴趣的表达产物；以及任选地（c）一个转录终止和聚腺苷酸化序列。另外，本申请披露了如在权利要求书中所表征的一种棉花植株、一种在胁迫条件下在棉花中表达转基因的方法、一种产生棉花植株的方法、一种检测转基因在胁迫条件下的表达的方法以及一种调节棉花植株对胁迫的抗性的方法。

在本说明书中，引用了包括专利申请和制造商手册的多种文献。这些文献的披露虽然不被视为与本发明的专利性相关但通过引用以其全文结合在此。更确切地说，所有参考的文献均在相同程度上通过引用结合，就如同每一单独文献特别地并且独立地被指示通过引用结合一样。

近年来，全球变暖的现象和它对作物生产的影响已变成一个至关紧要的问题。在植物科学水平上解决这个问题几乎完全是一个处理植物胁迫的问题。国际农业和环境研究机构现在再次发现植物胁迫是全球变暖对地区和全球粮食生产的影响的一个主要组成部分。应对这些挑战的研究涉及在广泛发散的学科的学习，这些学科如大气科学、土壤科学、植物生理学、生物化学、遗传学、植物育种、分子生物学以及农业工程。

非生物植物环境胁迫构成了对作物生产的一个主要限制。在世界范围内具有当代经济重要性的主要植物环境胁迫是包括干旱和洪水的水分胁迫、冷（低温和冷冻）、热、盐度、渍水、土壤矿物质缺乏、土壤矿物质毒性以及氧化胁迫。这些因素不是孤立的，而是相关的并且彼此影响。

脱落酸（ABA）是一种植物激素，它在许多植物发育过程（包括芽休眠）中起作用。此外，ABA介导植物中对水分胁迫、高盐胁迫、冷胁迫（曼斯菲尔德（Mansfield）1987、Yamaguchi-Shinozaki1993、Yamaguchi-Shinozaki1994）以及植物病原体（势雄（Seo）和小柴（Koshiba），2002）的反应的胁迫响应。ABA是一种倍半萜（15-碳），它部分地通过甲羟戊酸途径产生于叶绿体和其他质体中。它部分地合成于叶绿体中，并且因此，生物合成主要发生于叶子中。ABA的产生因胁迫（如水分流失和冷冻温度）而增加。相信生物合成间接地通过产生类胡萝卜素而发生。

已知与脱落酸有关的生理响应包括了刺激气孔闭合、抑制茎生长、诱导种子中的储存蛋白合成以及抑制赤霉素对刺激α-淀粉酶从头合成的作用。

不同植物之间的基础ABA水平可能显著不同。举例来说，未受胁迫的拟南芥叶子中的ABA的基础浓度是每克鲜重2到3ng（洛佩兹-卡博内尔（Lopez-Carbonell）和郝勒吉（Jàuregui），2005）。在水分胁迫条件下，ABA浓度达到每克鲜重10到21ng。另一方面，在未受胁迫的棉花中，叶子中的ABA浓度在每克鲜重145到2490ng之间变化（埃克森（Ackerson），1982）。

参与响应于非生物胁迫的基因以及介导胁迫响应的启动子在本领域中已有描述。

早在1994年，Yamaguchi-Shinozaki和Shinozaki已描述并且分析了调节拟南芥中的rd29a基因的一种启动子，这种启动子响应于脱水、低温、高盐或用外源性脱落酸处理而被诱导。

当今农业实践和研究中的一项主要挑战是如何以经济并且环境可持续的方法处理植物环境胁迫。鉴于世界上已经存在的暴露于非生物胁迫条件的地区和正在进行的气候变化，提供赋予对至少一个种类非生物胁迫抗性的转基因植株仍是一个主要目标，以便在世界上暴露于这类非生物胁迫的地区中也实现令人满意的营养状况。