[发明专利]玉米Ⅱ型H+-焦磷酸酶基因启动子的缺失突变体及其应用

说明书

本发明公开了一种玉米Ⅱ型H⁺‑焦磷酸酶基因启动子的缺失突变体及其应用，其中所述缺失突变体是位于玉米II型H⁺‑焦磷酸酶基因(ZmVP2)起始密码子ATG上游的219bp的连续碱基序列，该缺失突变体命名为玉米Ⅱ型H⁺‑焦磷酸酶基因(ZmVP2)启动子的缺失突变体D8；所述玉米Ⅱ型H⁺‑焦磷酸酶基因启动子的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，所述缺失突变体D8的核苷酸序列如SEQ ID No.2所示。实验证实，本发明的D8启动子能够启动下游基因在转基因植物受体中较高水平表达，且具有明显的盐和干旱胁迫诱导特性，在植物耐盐、抗旱基因工程育种中具有很好的应用价值。

技术领域

本发明归属于植物基因工程和分子生物学技术领域，尤其涉及一种玉米Ⅱ型H⁺-焦磷酸酶基因(ZmVP2)启动子的缺失突变体D8及其应用。

背景技术

植物生长发育中经常遭受逆境胁迫，其中干旱、高盐等已成为限制农业发展的重要因素。据《中国水旱灾害公报》统计，每年我国有1200万公顷以上的耕地遭受不同程度的干旱胁迫，造成粮食减产约200多亿公斤，占农作物减产总量的60％以上；在我国16亿亩耕地中，盐碱地约占1亿多亩，并且呈现逐年增加趋势。发掘并克隆重要功能基因和调控元件，采用转基因技术培育作物抗逆新品种是保证粮食高产、稳产的有效措施。

近年来，我国已经克隆了一批抗逆基因并用于作物转化，相对而言我国具有自主知识产权的启动子的种类及数量较少，尚不能满足多基因转化的需求。目前国内外用于作物遗传转化的启动子主要是一些组成型启动子，如玉米泛素(Ubiquitin)基因启动子、花椰菜花叶病毒(CaMV)35S启动子和水稻肌动蛋白(Actin)基因启动子。这些启动子调控目标基因在所有组织中表达，且没有时空限制，导致大量目标蛋白在不需要的细胞或发育阶段大量累积，时常造成转基因作物的形态和生理功能异常等，例如Nakashima等利用玉米Ubiquitin启动子在水稻中过表达OsNAC6基因，转基因水稻的抗逆性提高，但同时也导致其植株生长期延长，产量降低。

植物正常的生长发育需要基因的特异性表达，基因的表达调控可发生在染色体、转录、转录后等多个层次水平，其中转录水平上的调控是基因表达调控的一个关键环节，通过顺式作用元件与反式作用因子互作实现。启动子是包含多个顺式作用元件，起始并调控基因转录的一段DNA序列，在基因转录的精确起始和转录效率调控方面发挥重要作用。随着对转基因植物生物安全性要求的提高，同时植物生长发育调控也需要目标基因的特异性表达，诱导型和组织特异型启动子已备受关注。组织特异性启动子可调控目标基因的转录一般只发生在某些特定的器官或组织中，诱导型启动子可根据需要在植物特定的发育阶段或特定的生长环境下快速启动基因转录，即根据植物的实际需求实现目标基因的时空或组织特异性表达，在植物转基因育种中展现出了广阔的应用前景。尽管组织特异性和诱导型启动子与组成型启动子相比在外源基因的精准表达调控方面体现出了独特的优势，但鉴于我国具有自主知识产权的胁迫诱导性启动子资源匮乏，且对其启动子序列上的顺式作用元件缺乏系统的了解，限制了我们对其有效利用，目前已成为作物转基因抗逆遗传改良的瓶颈之一。因此，发掘并分离胁迫诱导型启动子，筛选鉴定其核心功能区段及特异性调控序列具有重要意义。