[发明专利]一种在植物花粉中特异表达的强启动子CP09及其应用

说明书

本发明公开了一种在植物花粉中特异表达的强启动子CP09、含有CP09的基因表达盒、重组表达载体、重组菌和转基因植物细胞系，所述在植物花粉中特异表达的强启动子CP09、基因表达盒、重组表达载体、重组菌和转基因植物细胞系可高效驱动外源基因在植物花粉中特异性表达，表达水平精确，可避免目的基因在植物其他组织持续表达带来的不利影响，可用于创制植物雄性不育系，在植物基因工程和杂种优势的利用中具有很好的应用前景。并且，本发明公开的在植物花粉中特异表达的强启动子CP09的核苷酸序列较短，其全长仅409bp，易于克隆，可有效降低启动子的克隆难度和成本，有助于提高重组表达载体的构建和转化效率，有助于快速获得其转基因植物。

技术领域

本发明涉及植物基因工程与分子生物学领域，具体涉及一种在植物花粉中特异表达的强启动子CP09及其应用。

背景技术

植物基因表达调控主要是转录水平的调控，由多种顺式作用元件和反式作用因子协调控制。启动子是重要的顺式作用元件，在转录调控中起关键作用。按表达方式不同可将启动子分为三类，即组成型启动子、诱导型启动子和组织特异性启动子，其中，组织特异性启动子只在某些特定组织或器官(包括叶片、根、块茎、维管束、花、花粉和种子等)中驱动基因表达，实现在植物体内对外源基因表达进行定时定量的精确调控，可有效降低组成型启动子在不同部位持续表达造成的能量损失或外源蛋白过量积累对植物生长发育的不利影响，在植物基因工程领域具有广泛的应用价值。尽管目前已公开了多种植物启动子，但对于组织特异性启动子的开发仍相对缓慢，还不能满足转基因产业化不断扩大的需求。

花粉是植物有性生殖过程中的重要组成部分，花粉发育是一个由许多基因相互协调完成的复杂过程，通常将花粉特异性启动子用于创制雄性不育系和研究花粉发育过程中的某些代谢过程或基因调控途径等。一方面，将植物花粉特异性启动子与某个外源基因嵌合构建表达载体，进一步通过转化植株来阻断花粉发育的过程，从而创造植物雄性不育系；亦可通过驱动花粉育性基因在花粉中特异性表达来恢复育性。另一方面，在研究花粉中某些代谢过程或基因调控途径时，可通过某个花粉特异性启动子驱动基因过表达或基因沉默，有针对性的研究基因在花粉发育过程中的作用；有时为了提高转基因效率和研究速度，也会将同源性较低的不同花粉特异启动子与不同基因嵌合用于同一表达载体，亦可防止高同源性启动子序列可能导致的基因沉默。然而，目前已公开的具有强驱动活性并且特异性好的花粉特异性启动子非常少，难以满足上述需求。

此外，已公开的植物花粉特异性启动子核苷酸序列普遍较长，多为1500-3000bp，例如CN104946648A一种植物花粉特异性启动子PCHF32及其应用公开了一个2038bp的水稻花粉特异性启动子；CN105695464A一种水稻花粉特异表达启动子OsPoll2及其应用公开了一个2050bp的水稻花粉特异性启动子；CN105602956A一种水稻花粉强表达启动子OsPoll4及其应用公开了一个1864bp的水稻花粉特异性启动子；CN109762816A一种在水稻花粉中特异表达的启动子PCHF10及其应用公开了一个2095bp的水稻花粉特异性启动子；CN102010864A玉米花粉组织特异性启动子及其表达载体公开了一个2222bp的玉米花粉特异性启动子；CN106957843A一种植物花粉特异表达的启动子P-PPP1及其应用公开了一个2194bp的拟南芥花粉特异性启动子，这些启动子虽然表现出良好的花粉特异性，但其启动子核苷酸序列较长，增加了启动子的克隆难度和成本，降低了表达载体构建及转化效率，不利于快速克隆和获得转基因植物。因此，迫切需要开发一种核苷酸序列较短且具有强驱动活性的植物花粉特异性启动子，以达到在提高启动子驱动活性的前提下，提高启动子克隆效率和降低成本的目的。

综上所述，开发一种核苷酸序列较短且具有强驱动活性的植物花粉特异性启动子，不仅有助于植物花粉发育相关基因的功能分析和鉴定，也有助于创制植物雄性不育系，在植物基因工程和杂种优势的利用中具有很好的应用前景。

发明内容