[发明专利]一种大豆根特异性启动子及其应用

说明书

本发明公开了一种大豆根特异性启动子及其应用，属于基因工程领域。所述启动子序列如下任一项：(1)SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列；(2)SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列；(3)与SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列互补的核苷酸序列。本发明公开的启动子能驱动外源基因在根中特异表达；用上述启动子驱动抗病基因在转基因植物根中特异表达，对于预防植物根部病害具有重要作用。

技术领域

本发明涉及基因工程领域，特别是涉及一种大豆根特异性启动子及其应用，具体为一种大豆根特异性启动子pro-GmGER及其应用。

背景技术

转录的起始是基因表达的关键阶段。启动子一般位于基因编码区的5′上游，是RNA聚合酶及转录因子的作用区域，从而实现基因的转录调控。因此启动子是基因转录所必须的，分离和鉴定一些具有时空或环境特异性启动子以及分析有关的重要特异性调控元件功能，在基因工程研究中有着广泛的用途。

启动子的结构特征直接决定了转入目的基因的表达模式，在转基因作物遗传改良中，为了同时达到有效形状改良和能量损耗的目的，使用适合强度且具有时空或环境特异性启动子是通过转基因进行作物改良的一个重要的可行性手段。该技术实现的前体是分离鉴定植物内源不同调控基因表达强度和表达特性的启动子。

启动子按照其驱动基因表达方式可以分为组成型启动子、诱导型启动子和组织特异性启动子三个类别。组成型启动子能在几乎所有组织中启动基因转录，目前在植物基因工程中常使用到的来自花椰菜花叶病毒的35S(CaMV35s)启动子、水稻的Actin启动子和玉米的Ubiquitin启动子都属于组成型启动子。组成型启动子是目前商业化转基因作物中使用最为广泛的，用于驱动转基因作物中目的基因如抗虫和抗除草剂基因的超表达。但是，由于外源基因在植株全方位的高效表达会大量消耗植株体内基础物质，往往会对转基因植株的正常生理代谢过程及生长发育带来不利影响。诱导型启动子指在特定物理或化学信号刺激下可以大幅度的提高基因的转录水平。依据诱导物的区别诱导型启动子又可进一步分为天然诱导型启动子和人工构建诱导型启动子。天然型诱导启动子包括光、温度、激素应答启动子、病原菌诱导表达启动子及创伤诱导表达基因启动子等类型；人工构建的诱导型启动子主要是人类开发的系列化学诱导表达系统，如地塞米松诱导的GR系统、雌二醇诱导的ER系统、杀虫剂诱导的EcR系统等。第三类组织特异性启动子驱动的基因只在特定的器官或组织部位表达，此类启动子能够有效避免植物遗传转化中应用组成型启动子造成的营养与能量的浪费，又能够实现在特定组织器官表达目的基因的目的。组织特异性启动子的应用还能有效缓解对转基因食品安全性的恐慌及对环境的不良影响。

大豆作为重要的粮食作物，已有五千年栽培历史，广泛栽培于世界各地。大豆种子含有丰富的植物蛋白质、脂肪和多种营养元素，是人类重要的油脂和蛋白质来源，同时还是畜牧业重要的饲料来源。但由土传病原菌引起的大豆根部病害是严重危害大豆生产的世界性病害。由于根部侵染的特性，在田间已经发生肉眼可辨病症的时候往往已经处于发病后期，此时进行农药防治难以取得预期效果。通过基因工程手段构建仅在根中特异表达抗病基因的转基因改良品种是一种有前途的策略。基于作物不同器官转录组数据的基因差异表达生物信息学分析为快速鉴定组织特异性启动子提供了强有力的工具。筛选和分离具有根部专一性、高表达水平的启动子以及分析其关键调控元件，在转基因作物育种尤其对于根部病害防控中具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种大豆根特异性启动子pro-GmGER及其应用，以解决上述现有技术存在的问题，该启动子能够启动植物根中目的基因的特异性性表达，为植物根系病害的防控提供一种新的策略。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种分离的大豆根特异性启动子，其核苷酸序列如下任一项所示的序列：

(1)SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列；

(2)SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列；