[发明专利]一种小麦胚特异表达启动子及其应用

说明书

本发明公开了一种小麦胚特异表达启动子及其应用。本发明提供的启动子，命名为p‑wz，为如下1)或2)或3)：1)序列表中序列1所示的DNA分子；2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且具有启动子功能的DNA分子；3)与1)限定的DNA序列具有90％以上同源性且具有启动子功能的DNA分子。本发明还保护所述启动子在启动目的基因表达中的应用。本发明可应用于植物种子性状的遗传改良或植物生物反应器等，具有巨大的科研及商业应用价值。

技术领域

本发明涉及一种小麦胚特异表达启动子及其应用。

背景技术

启动子是位于结构基因5’端转录起始位点(transcription start site，TSS)上游的一段可与RNA聚合酶II和转录因子结合形成一个转录起始复合体从而启动其下游结构基因转录起始的DNA区段。它决定着转录的方向和效率，是结构基因表达在转录水平的调控中心。

通常根据启动子的作用方式和功能，可将植物基因启动子分为组成型启动子、组织特异性启动子和诱导型启动子。组成型启动子的基因表达不具组织和时间特异性，表达水平相对稳定，外界因素对组成型启动子启动的外源基因的表达也几乎没有影响。常用的组成型启动子有来自烟草花叶病毒基因启动子CaMV35S，水稻肌动蛋白基因(actinl)启动子和玉米泛素蛋白基因(ubiquitin-1)启动子。诱导型启动子驱动的下游结构基因则在外部环境信号、植物内部生长代谢信号的诱导下才表达。植物对不利于其生长发育的外界环境信号如寒、旱、碱和病虫害等，都会诱导一些基因的表达来抵御这些逆境。诱导型启动子中具有与诱导表达相关的各种元件，包括应答光信号、代谢调控信号、生物胁迫信号、环境信号的元件等。组织特异性启动子驱动下游结构基因在植物不同发育阶段特定的组织中表达。组织特异性启动子不仅能够在一定器官或组织部位积累目的基因的表达产物，增加区域表达量，同时也能避免植物营养的不必要浪费。

启动子在植物生物学和生物技术研究中有着至关重要的作用，它的应用大体可以分为三类：1、驱动外源基因在植物体中的表达，从而获得有利于农业生产的有利性状，或者用于转基因研究；2、以植物体为生物反应器，驱动外源基因在植物体整株表达或某组织器官特异表达生产外源蛋白；3、利用植物代谢中的关键基因在同源或异源植物系统中表达，从而修饰或调解植物生理状况。在植物转基因技术中常需要筛选标记基因来赋予被转化细胞抗性，然后在一定筛选压下筛选出阳性细胞，再进一步分化出转基因植株，而这类筛选标记基因则需要如CaMV35S的组成型启动子驱动，从而在转基因植株生长发育的各个阶段各个组织中均表达，有利于转基因植物的筛选。另外，在农业生产应用中，还可以通过相关启动子来驱动各种抗性基因，从而使农作物获得抗旱、抗病、抗虫和抗除草剂等性状，以提高其产量。植物启动子也可以应用于过表达一些代谢途径关键节点的酶基因或者一些微量元素转运的转运子来修饰代谢途径，实现提高植物产品的质量和产量。

启动子除了应用于修饰植物的性状外，其更重要的应用是以植物为生物反应器生产各种外源蛋白。例如，利用组成型启动子CaMV35S和泛素蛋白基因启动子已经成功在植物体中表达生产了抗原蛋白基因霍乱毒素B亚基、不耐热肠毒素B亚基、乙肝表面抗原、保护性抗原、狂犬病病毒糖蛋白G和SARS病毒糖蛋白S。利用组织特异性启动子也广泛应用于外源蛋白的表达生产，如马铃薯块茎特异启动子被应用于生产霍乱毒素B亚基、不耐热肠毒素B亚基和乙肝表面抗原。另外，基于种子生物反应器的优势，许多外源蛋白以种子为反应器进行生产，如利用水稻胚乳特异性启动子Gt13a在水稻胚乳中规模化生产了具有生物活性的人血清白蛋白，在玉米胚乳特异性启动子Leg1A的驱动下大规模的生产了饲料用酶植酸酶，在大麦醇溶蛋白基因启动子驱动下在小麦种子中生产热稳定性良好的植酸酶。