[发明专利]玉米胚乳组织特异性启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物学和基因工程技术领域，具体的说，涉及玉米胚乳组织特异性启动子的克隆、功能验证及其应用，尤其是在启动植物组织表达目的基因中的用途。 

背景技术

当今农业科学已能利用基因工程技术累改良甚至创造新的作物新品种。基因工程使人类从单纯地认识生物和利用生物的传统模式跳跃到改造生物和创造生物的新时代，所以可以调控基因在不同时空中进行表达的最主要的元件—启动子起到了很大的作用。启动子是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列，是基因的一个组成部分，控制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度，启动子就像“开关”，决定基因的活动。

根据启动子的基因表达方式的不同可分为组成型、诱导型和组织特异性启动子三大类。在组成型启动子调控下，不同组织器官和发育阶段的基因表达没有明显差异，由于组成型启动子驱动的基因在植物各组织中均有不同程度表达，应用中会出现一些问题，比如会引起基因沉默，这种表达往往会导致细胞内代谢产物的积累，增加细胞负担和造成能量浪费。而组织特异性启动子最大的优点是它所启动的外源基因在受体中仅在需要的部位特异表达，从而克服了组成型启动子启动的外源基因在受体植物中非特异、持续、高效表达所造成的浪费，增加转基因的效果，因此人们对组织特异性启动子的研究和应用越来越重视。

发明内容

本发明的目的是提供一种在玉米胚乳组织中特异性表达的启动子及其表达载体，以及启动子和表达载体的用途。

本发明所提供的玉米胚乳组织特异性启动子，即DULL1基因启动子，该启动子被命名为PDU1，来源于玉米属玉米（Zea mays L.）。该启动子大小为1921bp,是下述核苷酸序列之一：

1）序列表中SEQ ID NO: 1的DNA序列；

2）在高严谨条件下可与序列表中SEQ ID NO: 1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。

本发明所涉及的设计方案为，一种玉米胚乳组织特异性启动子，通过生物信息学的方法初步确认，在玉米B73自交系中扩增该启动子，通过在水稻中验证在胚乳中是特异性表达的启动子。 

本发明提供了一种胚乳特异性表达的载体，其特征是转入了前述的玉米胚乳特异性表达的启动子，并在水稻中进行验证。利用前述的玉米胚乳特异性启动子取代植物表达载体pCAMBIA1301上的CaMV35S启动子，构建了一个新的植物表达载体，命名为PDU1-1301 (如图1所示)。

通过农杆菌介导法转入水稻，成功获得转基因植株。经过PCR和潮霉素的验证结果表明玉米胚乳特异性启动子已经整合到水稻基因组中；GUS组织的化学染色鉴定正式DULL1基因的启动子为胚乳特异性表达启动子，PDU1-1301为一种胚乳特异性表达的载体。

因此，在一实施方案中，本发明提供了一种玉米胚乳组织特异性启动子，其特征在于其核苷酸序列。本发明还提供了所述启动子用于在植物营养器官中特异性表达目的基因的用途。

在另一实施方案中，本发明提供了包含所述玉米胚乳组织特异性启动子的植物表达载体，载体是用所述玉米胚乳特异性启动子取代植物双元表达载体pCAMBIA1301上的CaMV35S启动子，从而构建得到的植物表达载体。该新型的植物表达载体调控目的基因在植物胚乳组织中特异性表达。在其他实施方案中，本发明还提供了所述启动子用于构建在植物营养器官中特异性表达目的基因的植物表达载体的用途。

本发明提供的一个胚乳特异性启动子PDU1在水稻的营养器官中特异表达，该启动子可以控制筛选标记基因在正常水稻营养器官中特异表达，能指导外源基因在植物发育过程中特定时空的表达，用该方法筛选转基因水稻具有阶段性强、灵敏度高的优点。而且由于该启动子只能驱动下游基因在水稻的各种营养器官中表达，生殖器官中不表达的特点，可以将其连接有益的目的基因，转入植物中，提高植物的各种生理功能，比如抗虫害、抗病害，提高营养物质吸收能力，增强抗逆境胁迫能力等，且在种子中不表达，不影响种子品质与性状。该启动子将会在玉米或其他种子类作物育种中有很好的应用价值。 

附图说明

图1 是构建的新型载体过程，将PDU1插入到农杆菌双元载体pCAMBIA 1301 ,构建成PDU1-1301载体。