[发明专利]组成型植物启动子

说明书

发明领域

本发明涉及新型植物启动子，更具体地，由具有互补专一性的启动子部分组装而产生的那些启动子。

背景技术

由于两大发现使得植物遗传工程成为可能：首先是将异源遗传材料转化到植物细胞的可能性(最有效的是通过细菌根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)以及相关菌株来完成的)，再者是能够驱动所述的异源遗传材料表达的植物启动子的存在。

典型的植物启动子由特定元件组成。其基础由使得转录起始的基本启动子元件所形成，其还时常有被命名为TATA-框的一段序列相伴，作为转录起始因子的结合位点。在大多数启动子中，TATA-框的存在对于正常的转录起始十分重要。一般，它位于转录起始位点上游的35至25碱基对(bp)处。启动子的另一部分由能与DNA结合蛋白相互作用的元件组成。已知的是由六核苷酸CACGTG基元所构成的G-框结合元件。已经显示，这些元件能够与结合形成二聚体的bZIP DNA结合蛋白相互作用(Johnson & Mcknight，生物化学综述年报(Ann.Rev.Biochem.)58，799-839，1989)。其它G-框相关基元，例如，Iwt和PA基元已经被描述(WO 94/12015)。

已经显示，这些基元参与植物中组织特异的启动子表达。例如，Iwt四聚体的存在赋予胚胎特异性表达，而PA四聚体则促使高水平的根表达、低水平的叶表达，但无种子表达。

相似地，描述了GT-1样结合位点(以中等共有序列GGTA/TA为根据分组)。在拟南芥属(Arabidopsis)质体蓝素启动子的启动子远上游区发现了这样的结合位点，其似乎参与光周期中转录的激活(Fisscher,U.等人，植物分子生物学(Plant Mol.Biol.)，26，873-886，1994)。

另一种在植物启动子中经常发现的、与序列有关的现象是致使Z-DNA形成的序列的存在。Z-DNA是由双核苷酸GC或AC的重复所引起的、以左手螺旋折叠的DNA。据信，Z-型的折叠会影响RNA聚合酶分子与DNA接近的有效性，从而抑制转录速率。

植物蛋白表达领域中，最早的也是最重要的发明之一是(植物)病毒的和土壤杆菌属来源的启动子的使用，它们使得异源基因在转基因植物中有效地、组成型表达。一些这类启动子已在植物遗传研究中得到非常深入的使用，而且仍然是快速、简便、低危险性表达研究的优选启动子。最有名的有早在1984年就发现在实践上非常有用的花椰菜花叶病毒(CaMV)中的35S和19S启动子(EP 0 131 623)，在土壤杆菌属T-DNA中发现的启动子，如胭脂氨酸合酶(nos)、甘露氨酸合酶(mas)以及章鱼氨酸合酶(ocs)启动子(EP 0 122 791，EP 0 126 546，EP 0 145 338)。具有相似特征的植物来源的启动子是遍在蛋白质启动子(EP 0 342926)。

已多次尝试了提高这些启动子的表达水平。其中的实施例是双倍增强的35S启动子(US 5,164,316)，最近还有超启动子，其是将土壤杆菌属启动子的多个部分偶联(EP 729 514)。

然而，在许多情况下，这些启动子不能达到理想启动子的标准。以上所描述的所有启动子清楚地显示着一种器官或发育特异性表达方式，在使用这些启动子时，经常发现表达方式对于某些应用是不理想的。尤其是对于生物技术的应用，例如，真菌抗性以及昆虫抗性工程，它们要求表达既发生在正确的位置上同时又在植物发育的准确时间框架中，因此需要新的能够在准确的时间和位点高水平转基因表达的组成型启动子。

发明概述

本发明提供新型植物启动子，其特征在于它们包含1)基本启动子，以及2)来自一组启动子的转录激活元件，这些元件将指导植物中的一种转录互补方式与水平。

更明确地，这种植物启动子是一种组成型启动子，其中每一个转录激活元件都不表现出一种绝对组织特异性，但是能在大多数植物部位以大于或等于转录最为活跃的植物部位所达到水平的1％水平介导转录活性。这种启动子对的一个实施例是一组启动子，其中一种在植物的绿色部位最为活跃，而另一种启动子在植物的地下部位是最活跃的。更明确地，新型启动子是铁氧还蛋白启动子与RolD启动子的组合。优选地，在此构建体中基本启动子元件是由铁氧还蛋白启动子衍生的，铁氧还蛋白启动子来自拟南芥(Arabidopsis thaliana)。RolD启动子来自发根土壤杆菌(Agrobacterium rhizogenes)。