[发明专利]水稻逆境应答型启动子OsSN1P的分离和利用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域。具体涉及分离、克隆和通过功能验证得到一种对多种非生物逆境(干旱、高盐、高温、ABA等)应答的启动子能够提高抗逆相关基因在非生物逆境环境中特异表达，应用于遗传改良水稻耐受非生物逆境的能力。本发明采用PCR扩增及融合GUS报告基因遗传转化的方法，克隆得到控制水稻非生物逆境应答启动子SN1P，通过Real-time PCR，转基因植株GUS染色观察及GUS酶活测定，证明该启动子受非生物逆境(干旱、高温、氧化胁迫)诱导，可应用于水稻的遗传改良。

背景技术

在自然或农业生产条件下，植物的生长发育过程会受到各种环境因素的影响。干旱、高盐、极端温度等诸多非生物逆境胁迫条件常常会敏使植物受到伤害甚至死亡。对农业生产来说，这些不良环境是影响作物产量和品质的最直接、最重要的因素，因此成为了制约许多地区农业发展的瓶颈。随着现代分子生物学技术的不断发展，研究抗逆相关基因的功能和调控机制，并利用这些基因培育出具有优良抗逆性的作物品种，已成为农业科学技术研究的重要目标之一。

由于植物在其生长过程中不可随意移动，因此在长期的进化和自然选择中渐渐形成了一套抵御不良环境的自我保护机制。植物感受外界逆境信号后通过信号转导过程调节细胞内抗逆相关蛋白的表达，进而调整自身的代谢、生理状态或形态来适应不利环境，维持基本的生存活动。植物感应到逆境胁迫后经过一系列的信号传导和转录调控，启动下游大量与胁迫应答相关基因的表达，产生如LEA类蛋白、渗调蛋白、抗冻蛋白、通道蛋白等一些使细胞免受胁迫伤害的物质，进而使植物增强对胁迫的耐受能力(Valliyodan B，Nguyen H T.Understanding regulatory networks and engineering for enhanced drought tolerance in plants.Curr Opin Plant Biol，2006，9：189-195)。近年来，通过转基因手段改良植物抗逆性近年来正逐步得到可行性论证和普遍接受。已经有许多研究证实，在植物中超量表达逆境应答相关基因能够在一定程度上提高植物的抗逆性(Hu等.Overexpressing aNAM，ATAF，and CUC(NAC)transcription factor enhances drought resistance and salt tolerance in rice.Proc Natl Acad Sci U S A，2006，103：12987-12992；Hou等.A homolog of human ski-interacting protein in rice positively regμLates cell viability and stress tolerance.Proc Natl Acad Sci，2009，106(15)：6410-6415)。但是报道中的这些超量表达通常用的都是组成型启动子，尽管组成型启动子超量表达效应高，但是通常会伴随着不可避免的负面效应，如对植物产生毒害或负担或者使转基因植株致死等(Puranik等，NAC proteins：regulation and role in stress tolerance.Trends Plant Sci，2012，17(6)：369-381)。尽管已经有文献报道从植物中分离出受逆境应答的启动子(Kasuga等，Acombination of the Arabidopsis DREB1A gene and stress-inducible rd29A promoter improved drought-and low-temperature stress tolerance in tobacco by gene transfer.Plant Cell Physiol，2004，45：346-350；Xiao等，Over-expression of a LEA gene in rice improves drought resistance under the field conditions.Theor Appl Genet，2007，115(1)：35-46)，但是将逆境诱导型启动子应用于重要粮食作物水稻抗逆品种培育的成功例子还非常少。NAC(NAM，ATAF，and CUC)转录因子是植物特有的一类转录因子，迄今为止已发现该家族在水稻中有151个成员(Nuruzzaman等，Genome-wide analysis of NAC transcription factor family in rice.Gene，2010，465：30-44)，许多研究报道NAC转录因子在植物的生长发育和逆境应答中过程中发挥着至关重要的作用。我们的研究表明NAC家族中有相当一部分成员受到非生物逆境胁迫诱导表达(Fang等，Systematic sequence analysis and identification of tissue-specific or stress-responsive genes of NAC transcription factor family in rice.Mol Genet Genomics，2008，280(6)：547-563)。