[发明专利]调控番茄外果皮表达的启动子及其应用

说明书

本发明属于分子生物学和遗传学技术领域，具体涉及一种调控番茄外果皮表达的启动子及其应用，本发明启动子的核苷酸序列包括如SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列；或包含与SEQ ID NO:1所述核苷酸序列具有90％以上相似性的核苷酸序列；或包含来源于SEQ ID NO:1所述核苷酸序列上的100个及100以上连续的核苷酸片段。本发明首次发现番茄外果皮特异性启动子pSlPR10，可用于外源基因在番茄外果皮中的特异性表达，从而避免该外源基因在番茄的其他组织中持续表达所带来的不利影响，对番茄品种的改良具有重要意义，另外，在植物基因工程中利用本发明启动子能够使得外源目的基因在特定组织中高效表达，以便实现对外源基因表达进行定时、定点、定量的三维精确调控。

技术领域

本发明属于分子生物学和遗传学技术领域，具体涉及一种调控番茄外果皮表达的启动子及其应用。

背景技术

番茄是世界上最重要的蔬菜作物之一，年产量高达1.823亿吨(FAOSTAT，2019年)。除了经济价值高，番茄还富含对人体有益的化合物，如维生素、类胡萝卜素和酚类化合物等。这些生物活性化合物具有广泛的生理特性，包括抗炎抗过敏、抗菌、血管扩张、抗血栓、心脏保护和抗氧化作用(Raiola等，2014)。同时，番茄还是模式植物，具有成熟的转基因体系，是研究肉质果实发育、成熟以及果实重要农艺性状(包括座果率、大小、质地、颜色、风味、香气和营养品质等)分子机制的主要模型作物(Shinozaki et al.2018)。

科研人员已将多种基因改造技术用于提高番茄果实的品质，如提高营养价值或延长贮藏寿命(Mehta等人2002；Rosati等人2000；Liu等人2004；Gupta等人2013)。通常使用两类启动子表达外源基因：组成型启动子(如CaMV35S)或组织特异性启动子。但是，外源基因的组成型高水平表达在许多情况下往往会导致植物生长发育的异常(Chen and Chen2002；Hsieh et al.2002；Kasuga et al.2004)。因此，不管是对于基础科学研究还是作物遗传改良，组织特异性启动子的鉴定和使用显得尤为重要。

常见用于番茄果实改造的组织特异性启动子有E8启动子，其是一种乙烯诱导型启动子，能使目的基因在成熟期果实中表达(Butelli et al.2008；He et al.2008；Luo etal.2008；Zhang et al.2013；Zhang et al.2014)。

花青素是一类重要的类黄酮代谢物，具有着色、吸引传粉者、抗强光、抗氧化、抵御各种生物和生物胁迫等功能。已有多个课题组的研究人员利用果实特异性启动子在番茄果实中制造花青素，使番茄果实的营养价值提高、货架期延长以及提升抵御生物胁迫的能力(Butelli et al.2008；He et al.2008；Luo et al.2008；Zhang et al.2013；Zhang etal.2014)。

目前，尚缺乏番茄外果皮特异性启动子的报道。一些改良番茄果实性状的基因不适合全果实表达，可能会影响果实风味或果肉品质，但如果能够将其限制在外果皮中表达则可以克服这个问题。另外，花青素等具有氧化作用的次生代谢物在叶片中积累会影响植物生长发育，从而导致减产等不良后果。若能限制其仅表达于在特定位置如番茄外果皮，则可克服前述问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明旨在提供一种调控番茄外果皮表达的启动子，使得目的基因基于本发明提供的启动子而仅于番茄的外果皮中表达，避免目的基因全果实表达对番茄生长代谢产生的负面影响。

基于上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种调控番茄外果皮表达的启动子，所述启动子的核苷酸序列包括如SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列；

或包含与SEQ ID NO:1所述核苷酸序列具有90％以上相似性的核苷酸序列；