[发明专利]一种植物叶片高表达双向启动子及其应用

说明书

一种植物叶片高表达双向启动子及其应用，属于分子生物学技术领域。本发明一方面提供了一种双向启动子，其特征在于该双向启动子的核苷酸序列如SEQ ID No.1或SEQ ID No.2所示。本发明另一方面提供了该双向启动子作为植物叶片高表达双向启动子的应用。本发明的双向启动子，可实现对两边连入基因的高效表达，为涉及需要同时两个载体参与的工作提供了便捷，并可以提高工作效率。

技术领域

本发明属于分子生物学技术领域，具体涉及一种植物叶片高表达双向启动子及其应用。

背景技术

启动子是紧邻基因转录起始位点上游(即5’端)的一段DNA序列，包含基因时空表达的所有信息。启动子内含有转录因子识别元件及RNA聚合酶II结合位点(Xieet al.,2001)。

根据启动子的表达特点，可分为三类：组成型表达(An et al.,1996)，组织特异表达(Holtorf et al.,1995)和诱导表达(Muthusamy et al.,2017；Osterwalder et al.,2001)。

此外，在植物病毒(Alok et al.2019)，大肠杆菌(Pettis et al.,1988)，农杆菌(Schmülling et al.,1989)，酵母(Neil et al.,2009；Xu et al.,2009)，拟南芥(Dhadiet al.,2009；Liu et al.,2015；Mitra et al.,2009)，水稻(Dhadi et al.,2009)，小鼠(Lennard and Fried,1991；Whitehouse et al.,2004；Zanotto et al.,2007)及人类(Trinklein et al.,2004；Wright et al.,1995)等原核或真核生物基因组中，还普遍存在一类特殊的启动子—双向启动子。这段启动子序列将两个基因以头对头的方式分隔，并能同时转录这两个基因(Baron et al.,1995)。在目前已经报道的双向启动子中，两个基因均分别位于基因组互补的DNA双链上(Liu et al.,2015)。

基于双向启动子两向表达的特点，在拟南芥中(AT1G29920基因与AT1G29930基因同用的双向启动子)驱动GFP及GUS两种报告基因同时表达(Mitra et al.,2009)。利用水稻双向启动子OsBiP1(bidirectionalpromoter)同时驱动CRISPR/Cas9基因编辑系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associatedprotein 9)两个sgRNA(singleguide)表达，对靶基因的编辑效率分别在75.9-93.3％之间(Ren et al.,2019)。植物抵御害虫是一个复杂的基因调控过程，拟南芥被节肢动物啃食会同时表达AT5G10300和AT5G10290两个基因，这两个基因间也共用一个双向启动子。通过对两个基因表达量分析，发现正义链的基因表达强度要高于反义链的基因(Arnaiz et al.,2019)。

随着合成生物学及植物代谢调控网络研究的深入，可通过基因工程方法对某一个优良性状进行定向改造。比如创制一种在水稻胚乳中富含强抗氧化活性成分花青素(Anthocyanin)的“紫晶米”(Zhu et al.,2017；Zhu and Qian,2017)。花青素的合成是一个复杂的调控网络，涉及众多基因(SsCHS，SsCHI，SsF3H，SsF3’H，SsF3H，SsDFR，SsANS等)。该研究采用七个不同的胚乳特异启动子来分别驱动花青素合成相关基因的表达，再将这些片段整合到两个终载体后进行转基因(Zhu et al.,2017)。