[发明专利]玉米营养器官特异性表达启动子及其应用

说明书

本发明公开了一种玉米营养器官特异性表达启动子及其应用，主要是采用PCR技术从玉米(Zea mays)B73自交系中分离得到一段全长2288bp的启动子序列。将该启动子替换双元表达载体pCAMBIA1301上的CaMV35S启动子，从而驱动下游GUS报告基因的表达。本发明进一步涉及将含有该玉米营养器官特异性表达启动子的重组植物表达载体转化水稻(中花11)验证功能，确定该启动子能驱动GUS基因在水稻的根、茎、叶表达，在胚，胚乳中不表达或者低表达。本发明的启动子可用于转基因工程中对植物代谢调控、生长、发育、抗病或抗逆等相关的研究。

技术领域

本发明涉及一种从植物中分离的启动子，具体涉及一种玉米营养器官特异性表达启动子及其应用。

背景技术

启动子是RNA聚合酶识别、结合和转录的一段DNA序列，它含有RNA聚合酶特异性结合和转录起始所需的保守序列，称为顺式作用原件，这些顺式作用原件可以与转录因子相结合从而调控基因的表达。根据启动子作用的方式以及功能的不同可以将启动子分为三种，主要包括组成型启动子、组织或器官特异型启动子和诱导型启动子。组成型启动子可以调控RNA和蛋白质的表达使其表达恒定在一定的水平上，不会因为不同的组织器官而发生改变。在植物转基因工程中最常用的启动子是组成型启动子。单子叶植物中主要使用水稻的 Actin和玉米的Ubiquitin启动子，在双子叶植物中一般使用的是花椰菜花叶病毒(CaMV)35S 启动子。诱导型启动子在正常情况下不能驱动基因的表达，而在某些特定的条件下会显著地提高基因的表达水平。诱导型启动子中含有多种顺式作用元件，可以根据植物的生长需要来有效的控制基因的表达。组织特异型启动子是指一类仅在特定组织和器官中才能驱动基因表达的启动子，通常含有一些特异性的调控元件。为了使外源基因在植物体内有效发挥作用, 同时减少其对植物的不利影响,人们对组织特异性表达启动子的研究和应用越来越重视。

组织特异型启动子发挥作用的位点一般存在于TATA-Box盒的上游，大小一般不超过 30bp。目前已经从植物中分离得到了不同类型的组织特异型启动子，如棉花种子特异性表达启动子LEA，玉米淀粉合成酶SSIIa是玉米胚乳特异性启动子，马铃薯块茎储藏蛋白patatin 基因启动子等。玉米营养器官特异性启动子就是这类启动子，可用于调控植株的表达系统，控制其只在营养器官中表达，也可以提高所需要元素的表达量。因此,利用植物营养器官特异性启动子控制外源基因在植物中特异表达具有重要的理论和实践意义。

玉米(Zea mays)是中国最大的粮食、饲料、能源和工业原料兼用的高产作物，研究玉米的相关基因对基因工程的发展具有重要的意义。从玉米中分离获得玉米营养器官特异性表达的启动子，利用启动子的特异性表达可以提高目的基因在营养器官中的表达水平，从而对玉米进行分子改良或者生产具有特殊用途的新玉米品种，将在分子育种方面发挥重要的作用。该实验克隆了玉米营养器官特异性表达启动子，将其与带有GUS报告基因的表达载体重组，利用农杆菌介导法转化水稻，并用PCR和GUS组织化学染色鉴定，从而鉴定了P6的全长启动子能驱动GUS基因在营养器官根茎叶中表达，而胚，胚乳等其它组织中低表达或者都不表达。

发明内容

本发明的目的是提供一种玉米营养器官特异性表达启动子及其表达载体，以及启动子和表达载体的用途。

为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

本发明从玉米属玉米(Zea mays L.)B73中克隆得到一种玉米营养器官特异性表达启动子，将其命名为P6，该启动子片段大小为2288bp，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明提供了玉米营养器官特异性表达启动子在水稻营养器官特异性表达目的基因中的用途。具体为所述的启动子用于在水稻根茎叶中大量表达目的基因，在胚和胚乳中少量甚至不表达。

包含上玉米营养器官特异性表达启动子的生物材料也属于本发明保护的范围。

所述的生物材料为植物表达载体、表达盒、宿主细胞或宿主菌。