[发明专利]水稻缺铁诱导启动子及其应用

说明书

技术领域

本发明属于分子生物学、基因工程技术领域，主要是一种水稻缺铁诱导启动子及其应用。

背景技术

铁是植物生长必需的营养元素之一。铁元素作为许多重要酶和蛋白质的组成成分参与了生命活动中最基本的生化反应，如光合作用和呼吸作用。缺铁是各种人类微量元素缺乏症中最普遍的一种，据2002年世界卫生组织统计，全世界有近半数的人口受铁营养缺乏的困扰(如缺铁性贫血病，婴幼儿的智力和体能发育障碍等)。因而提高和改良粮食作物中铁元素含量变得尤为重要。

土壤中总铁含量很高，但可被植物吸收利用的有效铁含量却很低。其中的绝大部分都以可溶性极低的三价铁形式存在，因而使得植物常常表现出缺铁失绿症状。在农业生产中，铁素缺乏一直是限制作物生长发育以及作物产量和品质提高的主要因子之一。植物主要以两种方式吸收铁：策略I和策略II。策略II是禾本科植物吸收土壤铁素的主要途径，禾本科植物的根系向环境中分泌一种麦根酸类(MAs)天然鏊合剂，与环境中的Fe(III)鏊合形成Fe(III)-MAs复合物，然后通过植物特殊的转运载体YS1被植物所吸收。在缺铁条件下，禾本科植物能增加MA合成和分泌。禾本科以外的植物都通过氧化还原的策略I方式来吸收铁。

水稻是重要的粮食作物之一，为世界一半以上的人口提供了食物来源。研究发现，水稻的根不但通过策略II途径吸收Fe(III)，水稻的根也具有吸收Fe(II)的能力。由于水稻中并未发现有功能的Fe(III)还原酶活性，水稻有可能对Fe(II)是直接转运吸收的，这可能与水稻长期适应淹水的特殊生长环境有关。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种水稻缺铁诱导启动子及其应用，该启动子含有IDE1和IDE2等缺铁响应元件，对于水稻耐缺铁分子机制的研究，以及水稻耐缺铁分子育种具有重要的理论与实践意义。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：本发明的水稻缺铁诱导启动子，该启动子DNA片段具有：i)SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；或ii)SEQ ID NO.1所示核苷酸序列经取代、缺失和/或添加一个或几个核苷酸且同等功能的由i)衍生的核苷酸序列。

本发明还提供含有上述启动子的载体、含有上述启动子的转基因细胞系以及含有上述启动子的工程菌。

本发明还提供上述启动子在启动目的基因表达中的应用，所述目的基因的表达为缺铁诱导表达。

本发明还提供上述启动子在转基因植物中的应用，如培育耐缺铁的转基因水稻，所述目的植物为水稻；所述目的基因为GUS基因；所述缺铁条件为不供铁的水稻培养液；方法为将重组载体导入所述目的植物，从而在所述目的植物中用所述DNA片段启动GUS基因的表达。

本发明有益的效果是：本发明启动子的发现及其功能的阐释，将对水稻耐受缺铁逆境生理机制的研究，有效地开展水稻抗缺铁环境胁迫及富铁育种均具有重要理论和实践意义。

附图说明

图1为real-time PCR方法检测在正常供铁和缺铁胁迫条件下基因的表达。

图2为本发明实施例中构建的启动子载体图谱。

图3为本发明实施例中转基因水稻的叶片、根尖和侧根的GUS组织染色结果；其中，A为正常供铁培养条件，B缺铁胁迫条件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

以下实施例中未注明具体的实验方法，均可按照常规方法进行或按照制造生产厂商的使用说明。

水稻缺铁诱导基因启动子的发现

1.1水稻缺铁诱导基因的发现