[发明专利]一种植物碰触响应启动子及其应用

说明书

本发明公开了一种植物碰触响应启动子及其应用。本发明所提供的特异DNA分子，其核苷酸序列如序列表中序列4所示。实验证明，本发明提供的特异DNA分子可以在碰触(如机械压力)时启动目的基因(如荧光素酶的编码基因)的表达，说明该特异DNA分子是一个碰触响应启动子。本发明具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种植物碰触响应启动子及其应用。

背景技术

启动子是位于基因起始密码子(ATG)上游的一段DNA序列，能够与RNA聚合酶结合并启动基因的转录，相当于基因转录的“开关”。启动子主要包含两个区域：核心启动区和非核心启动区。核心启动区形成普遍性转录结构，通常由一些短的保守序列(如转录起始位点、TATA-box、CAAT-box等)组成。这些序列的结构特征决定着启动子同RNA聚合酶的识别、结合及起始转录过程。非核心启动区包括近端调控区和远端调控区，往往存在一些特异性的转录因子结合的位点，调控基因转录的时间和空间特异性。根据启动子的转录模式不同将其分为组成型、诱导型和组织特异性启动子三类。组成型启动子能在不同类型的细胞及细胞发育的不同阶段，持续高效地驱动基因转录，并且转录活性相对恒定，受组成型启动子驱动的基因往往被称作管家基因(housekeeping gene)。组织特异型启动子是仅在某些特定类型的细胞(组织)或细胞(组织)发育的某一特定阶段高效地转录，其含有决定启动子的特异性的顺式调控元件，要与该组织特异性存在的转录因子相结合，才表现出启动子活性，组织特异性启动子驱动的基因往往与该种类型的细胞(组织)功能密切相关。诱导型启动子则需要诱导信号刺激，才能启动基因的转录，诱导型启动子在植物中更为常见，它所驱动的基因通常在植物生长发育调节和不良环境应对过程中发挥重要作用。

植物在其生命周期中面临着许多复杂多变的环境因子，如维持植物正常生长发育的温度、光照和水分等基本条件变化，除此之外碰触(如重力、风吹、雨雪、障碍物的触碰)所引起的刺激也是外界环境中的一个重要信号，广泛影响着植物的生长发育过程。植物响应机械刺激进而在形态发育上发生改变的过程称为触发形态发生，其主要体现在机械刺激会使植物叶片面积减少，茎干的径向伸长受到抑制，从而形成矮小粗壮的植物。人们对植物响应机械刺激的兴趣由来已久，最为人熟知的如含羞草叶子的感触性合拢、藤蔓植物卷须的向触性卷曲等。然而，目前对于植物响应机械刺激的研究，主要体现在形态建成、发育模式和生理状态方面的研究，除了组织和器官水平的研究，植物的机械响应也表现在细胞和细胞器水平。然而，关于对植物如何响应并传递机械刺激信号，以及植物响应机械刺激的分子机制研究较少。

荧光素酶(Luciferase)是自然界中能够产生生物荧光的酶的统称，它能够在生物体内催化荧光素(luciferin)或脂肪醛(firefly aldehyde)氧化发光。自然界存在的荧光素酶来自萤火虫、发光细菌、发光海星、发光节虫、发光鱼、发光甲虫等，其中最有代表性的是一种学名为Photinus pyralis的萤火虫体内的荧光素酶，该基因可编码550个氨基酸的荧光素酶蛋白，是一个61kDa的单体酶，无需表达后修饰，直接具有完全酶活。荧光素酶可以用基因工程的方法生成并已被用于不同实验。编码荧光素酶的基因序列已经鉴定，并且已广泛应用到生物的诸多领域，用于研究基因的调控和表达水平的检测。作为一种荧光标记物，编码荧光素酶的基因可以被合成并插入到生物体或转染到细胞中，用做标记目标蛋白，追踪蛋白的定位及动态过程。常见的为将编码荧光素酶的基因插入待研究基因的启动子下游，并在特定的时空条件下检测编码荧光素酶的基因的表达水平，以此研究目标蛋白的作用模式。荧光素酶标记具有很强的特异性，以酶和底物特异性作用而发光。另外，荧光素酶还具有灵敏度高和稳定性好的特点。因此，荧光素酶在生物学领域研究中具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是通过碰触(如机械压力)启动目的基因的表达。

本发明首先保护一种特异DNA分子，可为如下(a1)或(a2)或(a3)：

(a1)序列表序列4所示的DNA分子；