[发明专利]来源于拟南芥的重金属诱导启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及来源于拟南芥的重金属诱导启动子及其应用。

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。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

本发明所要解决的技术问题是提供植物受重金属诱导启动子。

本发明所提供的植物受重金属诱导启动子，名称为AtMT1a启动子，来源于Ler生态型拟南芥，是如下a)、b)或c)的DNA分子：

a)核苷酸序列是SEQ ID No.1的DNA分子；

b)与a)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；

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

其中，SEQ ID No.1由1140个核苷酸组成。

上述75％或75％以上一致性，可为80％、85％、90％、95％以上的一致性。

所述高严谨条件是指，将杂交膜置于预杂交液(0.25mol/L磷酸钠缓冲液，pH7.2，7％SDS)中，65℃预杂交30min；弃预杂交液，加入杂交液(0.25mol/L磷酸钠缓冲液，pH7.2，7％SDS，同位素标记的核苷酸片段)，65℃杂交12hr；弃杂交液，加入洗膜液I(20mmol/L磷酸钠缓冲液，pH7.2，5％SDS)，65℃洗膜2次，每次30min；加入洗膜液II(20mmol/L磷酸钠缓冲液，pH7.2，1％SDS)，65℃洗膜30min。

本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化和点突变的方法，对本发明的启动子核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本发明分离得到的启动子核苷酸序列70％或者更高同源性的核苷酸，只要保持了表达靶基因的启动子活性，均是衍生于本发明的核苷酸序列并且等同于本发明的序列。

这里使用的术语“同源性”指与天然核酸序列的序列相似性。“同源性”包括与本发明的启动子核苷酸序列具有优选地75％或更高，更优选地85％或更高，甚至更优选地90％或更高，以及最优选地95％或更高同一性的核苷酸序列。同源性可以用肉眼或计算机软件进行评价。使用计算机软件，两个或多个序列之间的同源性可以用百分比(％)表示，其可以用来评价相关序列之间的同源性。

含有AtMT1a启动子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因细胞系也属于本发明的保护范围。