[发明专利]一种水稻种子特异性启动子Posseed及其应用

说明书

本发明提供一种水稻种子特异性启动子Posseed及其应用。所述水稻种子特异性启动子包含序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列。序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列来源于日本晴水稻(Oryza sativa L cv.Nipponbare)，本文中称为Posseed或启动子Posseed。本发明还提供了含有该启动子的表达盒、植物表达载体和宿主菌。具体而言，本发明将上述启动子应用在植物转基因工程中。本发明提供的启动子可以启动外源基因在植物中表达，适用于任何植物，尤其能够驱动外源基因在水稻植株的种子种特异表达，因此可以用于培育理想的水稻品种，或用于生物反应器研究中。

技术领域

本发明涉及生物技术和植物基因工程技术领域，特别涉及水稻种子特异性表达启动子及其应用。

背景技术

启动子是一段位于基因上游区的DNA序列，在基因工程中，启动子是重要的组成部分。植物基因工程中常用的启动子按照其作用方式及其功能可分成三类：组成型启动子，其驱动外源基因在植物各个发育阶段和各个组织内持续恒定的表达，不会因时间与空间的不同而造成表达量的差异；组织特异性启动子，其调控的基因的表达常常只发生在某些特定的器官或组织部位，能使目的基因的表达产物在一定空间积累；诱导性启动子，一般不启动转录或转录活性很低，但在某些特定的物理或化学信号的刺激下，转录活性能够显著地提高。目前组成型启动子应用较为广泛，但在应用中逐渐暴露出一些问题，比如它使外源基因在整个植株中表达，产生大量的外源蛋白质或代谢产物，打破了植物原有的代谢平衡，加重了植株的负担，影响了植物的形态和正常的生长发育，甚至会导致植株死亡，造成资源不必要的浪费。在组织特异性启动子调控下，基因的表达常常只发生在某些特定的器官或组织部位，可避免植物营养的不必要浪费。利用组织特异性启动子按照人们的意愿改进代谢途径，提高组织中营养物质含量，更加便利地获得工业新产品和医药新化合物等。因此，组织特异性启动子已成为转基因研究中最具有发展前景的外源基因的启动元件。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一。种子是水稻最主要的营养贮藏器官，具有重要的经济价值。目前已克隆的种子特异性启动子主要是来自于粮食作物及油料作物种子种的蛋白、氨基酸、淀粉、脂类等合成代谢途径中相关的酶基因的启动子，如水稻的谷蛋白、醇溶蛋白基因启动子；水稻的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶的启动子等。在植物基因工程中应用较多的是GluB-1启动子。它主要应用于驱动一些大豆基因在水稻中表达改良水稻的品质。水稻谷粒中含有的铁蛋白多积累在糊粉层，在谷粒加工中容易失去，因此，利用胚乳特异性的谷蛋白基因启动子驱动大豆铁蛋白基因在水稻中表达，可以使铁蛋白在转基因水稻的胚乳中积累，不易丢失，从而使稻米的含铁量增加。Xue等利用了GluB-1基因启动子，大量合成纤维素酶，因此种子特异启动子也可应用于生物反应器研究中。目前能用于水稻转基因的种子特异性启动子的数量仍然较少，因此获得一种新的水稻种子特异性启动子，对水稻新品种的研究开发及植物基因工程发展具有推动作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种驱动外源基因在水稻种子中特异性表达的启动子、获得含有该启动子序列的转化子以及该启动子的应用。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种水稻种子特异性启动子，所述水稻种子特异性启动子包含序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列。序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列为来源于日本晴水稻(Oryza sativa L cv.Nipponbare)的水稻种子特异性表达启动子，本文中称为Posseed或启动子Posseed。

另一方面，本发明提供一种水稻种子特异性启动子，其DNA序列与SEQ ID No:1所示的DNA序列有至少80％同源性；或者，所述水稻种子特异性启动子为在SEQ ID No:1所示的DNA序列中添加、取代、插入或缺失一个或一个以上核苷酸生成的突变体或等位基因或衍生物；或者所述水稻种子特异性启动子具有与SEQ ID No:1所示的DNA序列杂交的产物。这些水稻种子特异性启动子序列与SEQ ID No:1所示的DNA序列具有相同功能，即驱动目标基因在植物中特异性表达。