[发明专利]一种棉花纤维和花粉特异表达启动子和应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉一种棉花纤维和花粉特异表达启动子及其应用。

背景技术

我国是棉花生产和消费大国，棉花生产在我国国民经济中占有重要的地位。利用传统的育种方法曾在棉花品种改良上取得了较大的成功，但近20年来，世界棉花品种的产量已经达到平台期。因此，利用现有的遗传资源和传统育种手段难以再大幅度提高棉花产量。基因工程方法具有后代易于稳定，育种周期短等优点，可以打破物种间的遗传障碍，实现优良目的基因的定向转移。利用基因工程改良棉花产量和纤维品质是解决这一难题的有效途径。但基因工程在作物改良中的作用发挥取决于三个方面的进展程度：目标基因的功能、调控目标性状的分子机理和控制目标基因在特定部位表达的特异启动子。在棉花纤维品质和产量的基因工程改良中，常常需要在纤维细胞中超量或抑制一些基因的表达，来达到提高产量或改良品质的目的。同时棉花纤维产量的重要指标是棉花育性，而花粉育性是棉花育性的重要指标，直接关系到棉花成铃率、座果率和产量，因此需要有纤维花粉特异的启动子来控制目标基因的表达。在棉花纤维发育的分子机理研究中，也需要纤维细胞特异表达启动子来上调或下调目标基因的表达，进而分析其在纤维细胞中的功能。最大限度地减少目标基因对其他组织和器官的不良影响。但是，目前已报道的具有棉花纤维特异性的启动子非常有限。因此，棉花纤维特异启动子的克隆，对棉花纤维发育相关基因功能研究和棉花纤维的基因工程改良，具有十分重要的意义。

近年来，植物组织器官和发育特异性表达的研究成为植物分子生物学的一个重要研究领域，特别是在植物基因工程的实用化阶段中，为了使目的基因在特定的组织器官和特定的发育阶段优先表达，对组织特异性表达的研究更是成为热点。由于棉花种子和纤维是棉花的经济器官，花粉育性是棉花产量的一个重要因子，纤维的发育直接影响纤维的品质和产量。因此，研究和筛选纤维和花粉特异表达的启动子不仅有助于解析基因表达调控的分子机制，并可为植物基因工程提供有用的调控元件，有着重要的理论意义和应用价值。

由于棉花纤维是胚珠外珠被表皮细胞经极性伸长而成，因此纤维细胞是胚珠表皮细胞的一部分。为了筛选棉花纤维特异或优势表达的启动子，发明人根据前人的研究克隆了来源于矮牵牛的FBP7基因的启动子，通过构建启动子分析植物表达载体和棉花的遗传转化，利用转基因棉花分析了FBP7基因启动子在转基因棉花中的表达特性。结果显示FBP7基因启动子在棉花胚珠表皮和发育早期的纤维细胞中特异表达，同时利用其控制油菜素类固醇合成酶基因GhDET2在转基因棉花中表达，对改良棉花纤维的产量和品质具有较好的作用【Luo,M.,Xiao,Y.H.,Li,X.B.,Lu,X.F.,Deng,W.,Li,D.M.,Hou,L.,Hu,M.Y.,Li,Y.,and Pei,Y..GhDET2,a steroid5a-reductase,plays an important role in cotton fiber cell initiation and elongation.Plant J.2007，51:419-430.】。为了明确棉花中FBP7同源基因的启动子在棉花中的表达特性，我们克隆了棉花的FBP7同源基因，命名为GhFBP7。然后通过染色体步行，获得了GhFBP7基因5’-上游调控序列1283bp，最初命名为GhFBP7P1。通过克隆和序列分析、构建启动子分析植物表达和棉花遗传转化，以及利用转基因棉花分析GUS活性。明确了GhFBP7P1在棉花中的表达特性：在纤维细胞和花粉中特异表达，是一个纤维和花粉特异表达启动子。于是本申请中将这个启动子序列重新命名为FPP1（Fiber-Pollen specific Promoter1）。

发明内容

本发明的目的是提供一种棉花纤维和花粉特异性的启动子，本发明称FPP1，所述启动子具有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列。

进一步地，本发明还提供了含所述FPP1启动子的表达载体，其中所述表达载体优选植物表达载体，更优选具有如图3所示结构的载体。

进一步地，本发明还提供了含上述表达载体的转化体。

本发明的另一个目的是提供所述的FPP1启动子在制备转基因植物中的应用。

本发明的另一个目的是提供上述表达载体在制备转基因植物中的应用，其中所述。转基因植物为转基因棉花。

本发明的又一个目的是提供一种利用FPP1启动子制备转基因植物的方法，包括以下步骤：

（1）构建具有如SEQ ID NO.1所示序列的启动子；