[发明专利]在花药和花粉中表达的启动子序列

说明书

技术领域

本发明涉及利用植物基因的启动子育种实用植物，本发明尤其涉及通过利用水稻的过氧化氢酶基因A(后文指作CatA)的启动子序列育种实用植物。

背景技术

已知通过品种间杂交产生的F1杂种(第一子代)可以呈现比其亲代优良的性质，并通常作为育种作物的方法而令人感兴趣。对作物如自身受粉水稻，已研究出产生花粉无能育性的雄性不育系的方法以作为利用该性能所需的技术之一。通常地，从植物遗传资源库中寻求雄性不育系，或通过诱变选择雄性不育系。但不易于将这种基因导入实用品种中，且应用受限。

近年来，作为利用生物技术的方法，已推荐一种方法，其中在花药和/或花粉中诱导表达的启动子与具有抑制这种器官形成功能的基因连接(例如，编码核酸酶，蛋白酶，葡聚糖酶等的基因)，并被导入植物中，从而抑制能育花粉的形成(例如Mariani等，自然347:741(1990))。或者，这样的方法被认为是有前途的，该方法涉及利用在花药和/或花粉中诱导表达的启动子，在这种器官形成时期，转录被表达的基因的反义RNA，或导入分解这种mRNA的核酶。

已知一些种类的在花药和/或花粉中诱导表达的基因的启动子，如番茄，拟南芥，玉米等的基因启动子(例如Twell等，植物生理学，91:1270-1274(1989)；Paul等，植物分子生物学19:611-622(1992)；Guerrero等，Mol.Gen.Genet.224:161～168(1990))。但是存在一个问题即其活性太低，不能实际应用。另外，为人工控制花药和/或花粉的形成，如果分离并鉴定在这些器官的任何发育阶段中均起作用的启动子是非常有益的，并可产生含有高活性启动子的表达盒。

因此，如果可从水稻基因中获得花药和/或花粉的高活性的启动子并可实际应用，对实用植物包括作物如水稻的育种是十分有益的。

发明描述

本发明涉及通过遗传工程技术育种植物，并且目的在于提供在植物中表达的表达盒，及含有在花药和/或花粉中具有高活性的植物基因启动子的重组质粒，以及利用其的方法。

本发明人发现水稻的过氧化氢酶A(CatA)基因在花药和花粉中呈现高启动子活性，并基于此信息完成本发明。

本发明提供了在植物中表达的表达盒，其使异源基因在花药和/或花粉中特异表达。此表达盒包括水稻CatA基因启动子，该启动子具有SEQ ID NO:1所示序列，或具有包括SEQ ID NO:1的一部分且具有与SEQ ID NO:1所示序列相同启动子活性的序列，此表达盒还含有插入异源基因的位点，由此异源基因可表达地连于启动子。本文中示作SEQ ID NO:1的序列是一种包括水稻CatA结构基因5’上游区和第一内含子的序列。

本发明还提供了一种重组质粒，以使异源基因在花药和/或花粉中特异表达。此重组质粒含有具有SEQ ID NO:1所示序列，或具有包括SEQ ID NO:1序列的一部分且具有与SEQ ID NO:1所示序列相同启动子活性的序列的水稻CatA基因启动子，及与启动子可表达地连接的异源基因。

另外，本发明提供了一种将希望在花药和/或花粉中特异表达的异源基因导入植物的方法，此方法包括用上述重组质粒转化植物细胞，及使转化的植物细胞再分化以获得植物体。

上述异源基因可以是具有抑制花药和/或花粉形成的功能的基因。通过在上述方法中应用这种基因，可以产生雄性不育植物。在上述方法中，植物细胞可以是单子叶植物细胞或双子叶植物细胞。

附图的简要描述

图1是质粒CatA-GUS-△0的制备方案图式。

图2是各种启动子的活性对比图。

图3是示出花药GUS组织的染色结果照片。

图4是示出花粉GUS组织的染色结果照片。

实施本发明的最佳模式

下面对本发明进行进一步阐述：

分离水稻CatA基因启动子

分离水稻过氧化氢酶A(CatA)基因的方法，及包括本发明启动子区的基因组CatA基因的碱基序列，已由本发明人在1992年在日本生物科学，生物技术及农业化学学会的日本生物科学，生物技术及农业化学杂志66(3),488(1992)上发表，及由Higo等在植物分子生物学30:505-521(1996)上发表。但是，CatA基因表达在花药及花粉中是否存在，及对任何转化的水稻的分析还未公布。

水稻CatA基因启动子可筛选自水稻的基因组文库。可使用商购自美国CLONTECH实验室公司Palo Alto,CA的水稻基因组DNA文库(水稻基因组文库)。