[发明专利]驱动直链淀粉合成酶基因GBSSI-3在香蕉果实中特异表达的启动子及其应用

说明书

驱动直链淀粉合成酶基因GBSSI‑3在香蕉果实中特异表达的启动子及其应用。本发明提供了一种启动子，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。该启动子能够引导直链淀粉合成酶基因GBSSI‑3在果实中特异性表达，而在根、茎和叶片中不表达，针对GBSSI‑3启动子进行克隆及功能研究，明确此启动子部分功能和驱动活性，为香蕉GBSSI‑3基因启动子序列研究提供理论依据；同时为组织特异性启动子的开发和应用，为用基因工程手段提高香蕉果实直链淀粉含量，改良直链淀粉品质提供了候选果实特异性启动子；为明晰整个淀粉合成及调控网络提供理论依据，为满足人们对直/支链不同比例淀粉多样化需求提供了候选果实特异性启动子。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体而言，本发明涉及一种驱动直链淀粉合成酶基因GBSSI-3在香蕉果实中特异表达的启动子及其应用。

背景技术

香蕉是热带、亚热带地区重要的经济作物，是仅次于柑橘的世界第二大水果。淀粉作为香蕉果实中的主要组成成分，又促使其被联合国粮农组织(FAO)认定为仅次于水稻、小麦、玉米之后的第四大粮食作物，是超过4亿人的口粮(Englberger et al.,2006)。然而，随着香蕉产业的快速发展和人们生活水平的迅速提高，对香蕉果实品质的要求也越来越高。将现代生物技术运用于香蕉品质改良中，可以解决一些用常规方法难以解决的问题。近年来，香蕉生物技术取得了很大的发展，一些控制重要农艺性状基因的相继分离并在香蕉中遗传转化成功(Sreedharan et al.,2013；Rustagi et al.,2015；Tripathi et al.,2015；Elitzur et al.,2016)为用基因工程技术来改良香蕉果实品质奠定了良好的基础。

目前，我国香蕉优质果率不足30％，大多数香蕉果实后熟过程中出现硬心、糯性差、糖分含量偏低、抗性淀粉含量不稳定等品质问题。直链淀粉是香蕉果实的主要成分之一，它的含量直接决定着果实糯性、甜味及抗性淀粉含量等品质。直链淀粉合成酶基因(GBSS)编码结合在淀粉颗粒上的淀粉合成酶，又称为颗粒结合型淀粉合成酶，是影响直链淀粉合成的一个关键酶基因。前期研究发现GBSSI-3基因只在香蕉果实中高效表达，因此它是专一性表达的基因(Miao et al.,2014)。

植物基因工程中常用组成型启动子(如35S)来调控外源基因的表达，但存在一些缺点，如：35S启动子能促使外源基因在双子叶植物中获得较高的表达，但在单子叶植物中驱动基因表达能力不强；35S驱动的表达无明显的组织和器官专一性，产生大量异源表达产物甚至有毒物质，导致植物代谢失衡影响其正常生长发育甚至死亡。应用组织特异性启动子则可以避免这种影响。

因此，希望从香蕉直链淀粉合成酶基因中分离出能在香蕉果实中专一表达的启动子和表达调控元件，从而能在单子叶植物、特别是包括香蕉在内的淀粉转化型作物中驱动外源基因表达，从而提高作物产量，改善淀粉品质。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种驱动直链淀粉合成酶基因GBSSI-3在香蕉果实中特异表达的启动子及其应用。

本发明的第一个方面是提供一种启动子，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

其中，该启动子能够引导直链淀粉合成酶基因GBSSI-3在果实中特异性表达。

本发明的第一个方面是提供一种重组载体，其为含有本发明第一个方面所述的启动子的载体。

其中，所述载体为载体或病毒载体。

优选地，所述重组载体为利用Sac I和BamHI两个限制性酶切位点将权利要求1所述的启动子替换到pVKH-35S-GUS-pA表达载体的CaMV35S启动子处得到的表达载体。

本发明的第三个方面是提供如本发明第一个方面所述的启动子，或者本发明第二个方面所述的重组载体在提高香蕉果实直链淀粉含量中的应用。