[发明专利]启动子GmLCLa1及其应用

说明书

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及启动子GmLCLa1及其应用。本发明提供启动子GmLCLa1，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。该启动子可驱动目标基因在持续光照条件下近24小时节律性表达，且表达峰值在清晨。启动子GmLCLa1可用于在作物、林木、蔬菜、花卉、牧草等植物中驱动目标基因进行近24小时节律性表达，并使目标基因表达峰值出现在清晨。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及启动子GmLCLa1及其应用。

背景技术

生物钟是生物适应外界环境节律性变化的重要调控机制。植物生物钟分为输入途径、核心振荡器和输出途径三个部分。输入途径主要包括光、温度和营养等环境信号；生物钟核心振荡器是多重“转录-翻译反馈调控环路”构成的精细调控机制；输出途径包括基因的节律性表达、蛋白的修饰、下胚轴节律性伸长和胁迫响应等过程，涉及植物生长发育和代谢等众多生物学进程。生物钟在杂种优势、引种驯化等发面也发挥重要作用。

植物生物钟核心组分可以直接或以复合体形式结合靶基因启动子区DNA序列，调控基因的转录。已有报道拟南芥CCA1可以结合EE和CBS顺式作用元件，其主要发挥转录抑制的活性；ChIP-seq实验结果表明，在持续光照条件下CCA1可以结合在超过1000个基因的启动子区。CCA1的靶基因参与众多生长发育生物过程和胁迫响应，表明CCA1在调控基因转录和植物生长发育及抗逆方面发挥重要功能。清晨表达的RVE8同样可以结合EE顺式作用元件，其可以激活靶基因的表达。

拟南芥生物钟核心振荡器中的PRR9、PRR7、PRR5和TOC1所调控的基因启动子区均富含G-box顺式作用元件，PRR9、PRR7、PRR5和TOC1从清晨至夜间依次出现表达峰值，共同调控靶基因的表达。在夜间出现表达高峰的LUX结合的DNA序列(LBS)为GATWCG，LUX与ELF3、ELF4形成复合体的形式调控基因的转录。开发植物节律性表达启动子对于调控植物基因的表达、植物的节律性调控以及具有优良性状植物的育种具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供大豆启动子GmLCLa1，该启动子可驱动目标基因进行近24小时节律性表达，并使目标基因表达峰值出现在清晨。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供大豆近日节律性表达启动子GmLCLa1，其具有如下任一种核苷酸序列：

(1)如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；

(2)如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或添加一个或几个核苷酸所获得的具有同等功能的由(1)衍生的核苷酸序列；

(3)与如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列具有至少70％同源性，且具有同等功能的由(1)衍生的核苷酸序列；优选地，所述同源性为至少80％；更优选为至少90％；

(4)在严格条件下能够与如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列杂交的核苷酸序列。

大豆GmLCLa1基因(基因号：Glyma16g01980)的功能和表达调控机制目前尚不明确，本发明发现大豆GmLCLa1基因的上游序列可调控基因呈现近日节律性表达趋势，但是，选取GmLCLa1基因上游不同长度的序列片段，其驱动基因节律性表达的相位和表达强度明显不同。本发明通过大量筛选和验证实验发现序列如SEQ ID NO.1所示的启动子可高效驱动基因呈现明显的近日节律性表达，且表达峰值在清晨。

应当理解，本领域技术人员可根据本发明公开序列如SEQ ID NO.1所示的启动子GmLCLa1，在不影响其活性的前提下，取代、缺失和/或增加一个或几个核苷酸，得到启动子GmLCLa1的突变序列。具体地，这种突变方式可为如下突变方式中的至少一种：将第61位的A取代为T,将第180位的G取代为A,将第321位的T取代为G。