[发明专利]一种植物绿色组织特异表达的高温诱导型启动子及应用

说明书

本发明公开了一种植物绿色组织特异表达的高温诱导型启动子及应用。所述高温诱导型启动子命名为pRCA1，序列如SEQ ID No.1所示。本申请启动子pRCA1兼具高温诱导型和植物绿色组织特异表达特点，通过构建pRCA1::目的基因的表达载体，再将表达载体通过转基因导入目标植物中，目的基因能够在高温条件下目标植物的绿色组织中表达，达到高温逆境下增加目的基因在叶片等部位表达量的目的。在全球气候变暖的趋势下，对于植物抗逆基因工程具有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，特别是涉及一种植物绿色组织特异表达的高温诱导型启动子及应用。

背景技术

植物启动子是一段能与RNA聚合酶及其转录因子特异结合、决定基因转录起始的DNA序列。启动子是基因转录的调控中心，不仅拥有CAAT-box、TATA-box等基本作用元件，还存在某些响应逆境胁迫的顺式作用元件，能够受到环境、外源处理等因素影响来调控基因在不同条件下转录。植物启动子按其转录方式可以分为：组成型、诱导型和组织特异性启动子。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，典型的是烟草花叶病毒(cauliflower mosaic virus,CaMV)35S启动子,被广泛应用于双子叶植物转基因工程。组成型启动子能高效地启动外源基因表达，并且这种超表达没有时间与空间的限制，在植物生长发育的任何阶段以及任何组织中外源基因的表达量都很高。但是，这种外源基因的组成型表达往往会造成资源的非必要浪费，同时大量异源蛋白的积累也会打破植物原有的代谢平衡，阻碍植物的正常生长，所以使用组成型启动子的基因工程往往多表现为植株矮小等性状，为了改善这个问题，组织特异性启动子与诱导型启动子的开发利用成为基因工程研究的一个热点。

组织特异性启动子能够使目的基因在特定器官或组织中表达，而在其他器官和组织中不表达或者表达量很低，该类启动子一般存在一些与组织特异性相关的特异调控元件。目前植物组织特异性启动子应用较多的是根特异启动子和种子特异启动子，绿色组织特异启动子研究非常少。根特异性启动子可以驱动一些与根部生产发育与水分及矿物质运输相关的基因在植物的根部特异表达；种子特异性启动子可以驱动一些与油脂合成以及一些调控作物产量相关的基因在种子中表达。逆境胁迫如干旱、高温、低温、损伤等非生物胁迫和病虫害等生物胁迫严重影响植物的生长发育及产量，甚至死亡。诱导型启动子能够接受逆境条件下的诱导信号，特异启动目的基因表达，在植物体内产生大量的目的蛋白，从而做出调节反应，抵抗外界环境胁迫。在抗逆基因工程中，选择响应逆境胁迫的诱导型启动子构建植物表达载体，用以驱动目的基因在特定逆境条件下高效表达，是解决植物逆境胁迫问题的一个重要策略，对于研究植物抗逆能力调控具有重要意义。

光合作用是植物生命活动的重要组成部分，是产量形成的基础。受恶劣气候的影响，全球多地区夏季气温逐步上升，持续时间长，高温已经成为影响植物正常生长的主要因素之一。而光合作用是植物对高温最为敏感的生理反应之一，在其他高温诱导的伤害症状出现之前，光合作用已经受到高温的抑制。植物进行光合作用的主要场所是绿色组织，在高温及其他逆境条件下，植物绿色组织的光合作用极易受到逆境胁迫而下降，生长量从而降低。

发明内容

本申请的目的是为解决组成型启动子在植物非必要条件下超表达带来的能量消耗、植株矮小等缺陷，提供了一个兼具诱导型和组织特异性的启动子，该启动子能在高温条件下、植物绿色组织中驱动目标基因大量表达，可应用于植物抗逆基因工程。

一种植物绿色组织特异表达的高温诱导型启动子，命名为pRCA1，序列如SEQ IDNo.1所示。

本发明又提供了所述高温诱导型启动子的应用，所述应用为：在高温环境中使目的基因在植物绿色组织中稳定表达。在该应用下，本身植物是种植在高温环境中，利用pRCA1启动子可以使导入的基因在高温环境下在植物绿色组织中特异启动并稳定表达。