[发明专利]重金属诱导启动子在培育土壤重金属污染预警转基因植物中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及重金属诱导启动子在培育土壤重金属污染预警转基因植物中的应用。

背景技术

在植物转基因技术中，要高效表达目的基因，离不开高效的启动子。启动子(Promoter)是指DNA序列上被RNA聚合酶识别并形成转录起始复合物的区域。启动子通常位于基因上游，是控制基因转录起始的序列，并决定着某一基因的表达强度。开发强启动子对转基因作物的培育具有重要意义。在植物基因工程中，常用的启动子可分为三类：组成型启动子、诱导型启动子和组织特异性启动子。组成型启动子在所有组织中都启动基因表达，具有持续性，不表现时空特异性，RNA和蛋白质表达量也是相对恒定的。此类代表性启动子有烟草花叶病毒CaMV35S启动子、玉米泛素基因Ubiquitin启动子和水稻肌动蛋白基因Actin启动子等。诱导型启动子的特点是，在正常情况下不能启动基因的表达，但受某些物理、化学、生物信号的刺激后，此类型的启动子可以大幅度地提高基因的转录水平，如拟南芥低温诱导启动子rd29A。组织特异性启动子的特点是，其下游调控基因的表达往往只发生在某些特定的器官和组织，并往往表现发育调节的特性，如烟草花粉绒毡层细胞中特异表达基因启动子TA29。

然而组成型启动子在实际应用中存在诸多问题，其一，组成型启动子可来源于病毒、微生物或动物(如CaMV35S启动子来源于病毒)，从生物安全角度考虑，其在一定程度上影响了转基因作物的推广。其二，近来研究表明组成型启动子由于在植物体内超量表达目的基因，消耗细胞内更多的物质与能量，在增强植物目标抗性的同时，却严重影响植物正常生长发育(如转基因小麦、水稻、拟南芥表现出植株矮化、生长延迟等症状)。其三，由于组成型启动子没有器官和组织表达的特异性，会造成基因表达的有毒产物(如Bt毒蛋白)在作物籽粒(或可食用部位)中生成，这是组成型启动子另一个生物安全隐患。随着转基因技术的发展，亟待开发更多高效的诱导型启动子或组织特异性启动子启动子。因此直接从植物克隆高效表达的新启动子具有重要的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供能用于培育土壤重金属污染预警转基因植物的红色荧光蛋白基因表达盒。

本发明所提供的红色荧光蛋白基因表达盒是在宿主细胞中表达红色荧光蛋白基因的DNA分子，所述红色荧光蛋白基因表达盒包括所述红色荧光蛋白基因、启动所述红色荧光蛋白基因转录的启动子和终止所述红色荧光蛋白基因转录的终止子；其中，所述启动子是AtMT1a，所述AtMT1a是如下A1)、A2)或A3)的DNA分子：

A1)核苷酸序列是SEQ ID No.1的DNA分子；

A2)与A1)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上一致性，且具有启动子功能的DNA分子；

A3)在高严谨条件下与A1)或A2)限定的核苷酸序列杂交，且具有启动子功能的DNA分子。

上述红色荧光蛋白基因表达盒中，所述红色荧光蛋白基因编码B1)或B2)的红色荧光蛋白：

B1)由SEQ ID No.4所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

B2)将SEQ ID No.4所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且在紫外光激发下发射红色荧光的蛋白质。

其中，SEQ ID No.4由225个氨基酸残基组成。

上述红色荧光蛋白基因表达盒中，所述红色荧光蛋白基因可为如下C1)、C2)或C3)的DNA分子：

C1)编码序列是SEQ ID No.2的第9-686位所示的DNA分子；

C2)在严格条件下与C1)限定的DNA分子杂交且编码所述红色荧光蛋白的DNA分子；

C3)与C1)或C2)限定的DNA分子具有90％以上的同一性且编码所述红色荧光蛋白的DNA分子。

上述红色荧光蛋白基因表达盒具体可为SEQ ID No.3所示的DNA分子。

AtMT1a启动子或所述红色荧光蛋白基因表达盒在培育土壤重金属污染预警转基因植物中的应用也属于本发明的保护范围。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供培育土壤重金属污染预警转基因植物的方法。