[发明专利]一种光诱导型启动子基因及其应用

说明书

本发明提供了一种光诱导型启动子基因，包括具有如SEQ ID No.1所示的核苷酸序列或其同源核苷酸序列，所述光诱导型启动子基因包括来自水稻Nipponbare of ssp.japonica of Oryza sativa(rice)的RbcS基因及内含子序列。本发明还提供了一种外源基因在植物中诱导表达的方法，包括将上述载体引入植物愈伤组织细胞、生长成具有光诱导型表达的转基因植物。本发明利用光诱导型启动子代替组成型启动子，获得含光诱导启动子的双元表达载体；利用遗传转化技术将其导入到植物基因组中，可以实现对目的基因的定向操作，获得光诱导表达目的基因的转基因植株。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体涉及一种光诱导型启动子基因及其应用。

背景技术

启动子是基因的一个组成部分，启动子可以被RNA聚合酶辨认，并开始转录。组成型启动子广泛应用于植物转基因，如常用于转Bt基因抗虫水稻的CaMV 35S启动子，ubiquitin启动子和actin启动子，它能高效、持续和非特异的启动外源基因表达，但外源蛋白在转基因植物中组成型表达也会带来很多负面影响。例如，增加植物的代谢负担，影响植株的生长发育，导致植物生长延滞、植株矮小、产量降低等；另外，利用组成型启动子可能诱发基因沉默，影响转基因技术应用；并且，随着人们对于转基因植物食品安全问题的越来越多的关注，组成型启动子亦不能满足现代基因工程育种的要求。

诱导型启动子只在某些物理或化学信号的刺激下或者植物发育到特定的阶段，才启动外源基因的转录。它不仅能使目的基因的表达产物在一定时空积累，增加区域表达量，提高植株的抗逆性，同时可避免由组成型启动子启动外源基因超量表达引起对植株发育的负面影响，也可以在一定程度上解决转基因应用中的基因沉默和食品安全性问题，是应用植物转基因技术进行基因工程育种的理想启动子。

核酮糖二磷酸羧化酶小亚基(rbcS)基因的启动子同时具有光诱导性和组织特异性。目前，rbcS的启动子在水稻上的应用非常广泛。最早Kyozuka J等从番茄中发现rbcS基因的启动子可以在转基因水稻中驱动gus基因的表达，通过检测GUS活性发现其只在绿色组织中表达，具有组织特异性。刘巧泉等克隆番茄Rubisco小亚基rbcS3A基因的5′上游启动子序列，发现rbcS基因的启动子可以驱动gus基因在转基因水稻绿色组织中特异表达，而在种子和根等组织中几乎不表达。黄海群等克隆水稻日本晴rbcS基因5′上游序列的启动子可以驱动gus报告基因在转基因水稻的胚及胚乳中不表达，在叶片叶鞘、茎及颖壳中特异表达。卢碧霞等进行了相类似的实验，对转基因水稻的GUS定量测定结果发现rbcS启动子的表达水平高于CaMV35S组成型启动子。

发明内容

意外地，本申请发明人发现，水稻RbcS基因中的部分序列也具有启动子的特性；例如，申请人发现水稻日本晴RbcS基因及内含子序列(非RbcS基因的启动子序列)，可经过光诱导仅在水稻的绿色组织中表达外源基因，根、籽实(胚及胚乳)中不表达，并伴随植物生理状态(新叶中高效表达，老叶中低效表达)进行适度表达。这种来源于水稻RbcS基因及内含子序列来源的光诱导型启动子有利于解决转基因水稻中籽实的食品安全性问题，且不影响植株的生长发育。

有鉴于此，本发明的第一目的在于提供一种光诱导型启动子基因，其为下列核苷酸序列之一:

1)具有如SEQ ID No.1所示的核苷酸序列；

2)或与如SEQ ID No.1所示的核苷酸序列同源性至少70％、80％、90％或95％的核苷酸序列；

3)或经取代、缺失和/或添加一个或几个核苷酸形成的编码同等功能蛋白质、由SEQ ID NO.1所示核苷酸序列衍生的核苷酸序列。

优选地，本发明所述的光诱导型启动子基因中，所述光诱导型启动子基因包括来自水稻RbcS基因及内含子序列。