[发明专利]一种在水稻幼穗特异表达的启动子及其应用

说明书

本发明公开了一种在水稻幼穗特异表达的启动子及其应用。属于植物基因工程领域。提供了一种从水稻中克隆得到的OsGS1.3基因的启动子，其DNA序列如SEQ ID No.1所示。本发明通过此启动子构建了启动子‑GUS转基因植株，经过GUS表达活性检测发现，该启动子是一中在水稻幼穗中特异表达的启动子，能够启动下游基因在水稻幼穗中特异性表达。将其应用于转基因工程中，可在水稻生殖生长阶段促进叶片营养物质由叶片通过茎杆向穗部的再分配，促进种子灌浆结实，也可以使其他目的基因的表达产物特异的在穗部积累，增加局部表达量，因此在转基因工程中有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及一种在水稻幼穗特异表达的启动子及其应用。

背景技术

在植物生长所需各种大量元素中，氮素是植物生长中需求量最大且起着制约作用的重要元素，是限制植物生长和植物产量的首要因素，同时，氮素也是生态系统中最常见的限制性因子[剧成欣，张耗，王志琴，等．水稻高产和氮肥高效利用研究进展[J]．中国稻米，2013，19：16-21.]。适当增加氮肥施用量是使作物获得高产的主要措施之一，然而氮肥利用率低以及随着人们大量的施用氮肥，造成大量氮素的损失，由于其对大气和水体的排放，对环境带来了一系列令人堪忧的问题，继而对生态平衡造成不同程度的破坏。因而，提高农作物对氮素的吸收和再利用效率，不仅可以为今后的研究提供理论依据，对提高农作物产量和减少生态环境的污染也具有重要意义。

在高等植物中，土壤中的无机氮通过谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶（GOGAT）转化为有机氮。GS催化NH₄⁺与谷氨酸（Glu）产生谷氨酰胺（Gln）；GOGAT将Gln的酰胺基转移至α-酮戊二酸（2-OG），随后产生Glu [Temple S J, Vance C P, Gantt J S.Glutamate synthase and nitrogen assimilation[J]. Trends in Plant Science,1998, 3：51-56.]。Gln然后用作有机氮化合物如氨基酸，核苷酸和叶绿素的生物合成的氮供体之一，因此，GS酶可能是植物氮代谢关键因素。细胞质GS1在根中的初级氮同化中起重要作用，GS2在通过植物光呼吸释放的NH₄⁺再吸收中起重要作用[冯万军, 邢国芳, 牛旭龙,等. 植物谷氨酰胺合成酶研究进展及其应用前景[J]. 生物工程学报, 2015, 31：1301-1312.]。

水稻GS1有3个同源基因分别是OsGS1.1，OsGS1.2和OsGS1.3。Tabuchi等研究发现在水稻中的OsGS1.1在所有器官即根、叶片、叶鞘和小穗中表达，在营养阶段叶片中表达较高。而OsGS1.2所有器官均检测到转录产物，幼苗期根系表达量较高[Tabuchi M, YamayaT. Assimilation of ammonium ions and reutilization of nitrogen in rice (Oryzasativa L.)[J]. Journal of Experimental Botany, 2007, 58：2319-2327.]。OsGS1.3的时空表达特异性并不清楚。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种在水稻幼穗特异表达的OsGS1.3基因的启动子，该启动子应用于转基因工程中，有良好的应用前景。

本发明的第一方面，提供一种在水稻幼穗特异表达的OsGS1.3基因的启动子，其具有：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。