一種植物乾旱脅迫誘導表達啟動子及應用的製作方法

2023-05-04 15:58:41 1

一種植物乾旱脅迫誘導表達啟動子及應用的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種水稻乾旱脅迫誘導表達啟動子POsDro5及其應用。本發明還提供了含有該啟動子的植物表達載體和轉化子。具體而言，本發明將上述啟動子應用在植物基因工程中。本發明提供的啟動子可以在乾旱脅迫的情況下特異性的啟動外源基因在植物中表達，因此在植物基因工程中可以用於替代組成型啟動子，既保證所驅動的功能抗旱基因在乾旱脅迫時發揮功能，又避免水分充足時不必要表達造成的能量浪費，從而培育出理想的作物耐乾旱品種。
【專利說明】一種植物乾旱脅迫誘導表達啟動子及應用

【技術領域】
[0001] 本發明涉及生物技術和植物基因工程【技術領域】。具體而言，本發明涉及一種植物 乾旱誘導基因表達啟動子及利用該啟動子所進行的作物抗旱基因工程改良。

【背景技術】
[0002] 水稻是最主要的糧食作物之一，世界上三分之一以上的人口都以稻米為主食。隨 著經濟的發展，全球範圍內對稻米產量和品質提出了越來越高的要求。因而利用各種方法 來提高水稻單產、改良稻米品質，有著積極重要的意義。
[0003] 乾旱、高鹽、低溫等非生物脅迫是自然界常見的不利環境因子，它們嚴重地制約了 植物生長發育。對中國這樣一個淡水資源短缺的國家，乾旱對農業生產、甚至對社會生產造 成了極其嚴重的影響。通過分子生物學以及基因工程的手段去研究和改良作物在農業生產 中具有很好的應用前景。而外源基因在細胞中表達是基因工程研究的關鍵，並且外源基因 的表達首先取決於其轉錄的啟動。誘導特異性啟動子不僅能使目的基因的表達產物在一定 器官或組織部位積累，增加區域表達量，同時也可以避免植物營養的不必要浪費。作為基因 工程中最富有前景的調控元件，誘導特異性啟動子已成為近年研究的熱點之一。
[0004] 提高植物抗旱性一直以來都是一個長期而艱巨的任務，並且通過轉基因途徑改良 植物抗逆性近年來正逐步得到可行性論證和普遍接受。已經有部分文獻報導在基因工程 中，利用乾旱誘導型啟動子驅動抗旱基因可以在提高作物抗旱性的同時，避免因抗旱基因 超量表達造成的能量浪費和產量損失。因此，乾旱誘導啟動子對於培育實用化的抗旱作物 品種有著重要的意義。水稻rabl6A的啟動子活性受ΑΒΑ誘導。擬南芥rd29A和RAB18的啟 動子也屬於非生物逆境誘導型啟動子。大麥中的bltlOl.l基因的啟動子受低溫誘導。盡 管已經有文獻報導從植物中分離出受逆境應答的啟動子，但是在重要糧食作物的乾旱誘導 型啟動子數量仍明顯不足，難以大規模開展植物基因工程的應用。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的是提供一種驅動外源基因在乾旱誘導條件下表達的啟動子、獲得含 有該啟動子序列的轉化子以及該啟動子的應用。其中，本文中所涉及的"植物"是指單子葉 植物，例如水稻、小麥、玉米、大麥、高粱或燕麥，優選為水稻。
[0006] 為了實現上述目的，一方面，本發明提供一種植物乾旱誘導表達啟動子，所述植物 乾旱誘導表達啟動子包含序列表中SEQ ID No:l所示的DNA序列。序列表中SEQ ID No:l 所示的DNA序列為來源於日本晴水稻（Oryza sativa L cv. Nipponbare)的水稻乾旱誘導 表達啟動子，本文中稱為P〇sDro5或啟動子P0sDr〇5。也就是說，本發明發現並鑑定了一個 受乾旱誘導的水稻轉錄因子基因的啟動子，通過啟動子活性定量分析表明，可以將該啟動 子用於抗旱性相關基因在水稻等作物中表達，從而有效地提高植株的抗旱性能。
[0007] 優選地，本發明提供的植物乾旱誘導表達啟動子的DNA序列為SEQ ID No: 1所示 的序列，即P〇sDro5或啟動子P0sDro5。
[0008] 另一方面，本發明提供一種植物乾旱誘導表達啟動子，其DNA序列與SEQ ID No: 1 所示的DNA序列有至少80%同源性；或者，所述植物乾旱誘導表達啟動子為在SEQ ID No:l 所示的DNA序列中添加、取代、插入或缺失一個或一個以上核苷酸生成的突變體或等位基 因或衍生物；或者所述植物乾旱誘導表達啟動子具有與SEQ ID No: 1所示的DNA序列雜交 的產物。這些植物乾旱誘導表達啟動子序列與SEQ ID No: 1所示的DNA序列具有相同功能， 即驅動目標基因在植物中表達。
[0009] 又一方面，本發明還提供一種重組表達載體，所述重組表達載體包含上述的植 物乾旱誘導表達啟動子，在所述重組表達載體中，所述植物乾旱誘導表達啟動子連接於 待表達的基因序列的上遊；優選地，所述待表達的基因為Gus基因，所述重組表達載體為 pCAMBIA1391-P0sDro5,該重組表達載體為將SEQ ID No:l所示的序列即P0sDro5或啟動子 P0sDro5構建於pCAMBIA1391中得到的重組表達載體，本文中稱為pCAMBIA1391-P0sDro5。 優選地，所述目標基因是耐旱基因。
[0010] 另一方面，本發明提供一種轉化子，所述轉化子包含本發明提供的上述植物乾旱 誘導表達啟動子、上述表達盒、上述重組表達載體、或上述宿主菌。其中，所述轉化子優選為 轉基因細胞系、愈傷組織或植株。
[0011] 再一方面，本發明提供上述植物乾旱誘導表達啟動子在培育轉基因植物中的應 用。所述應用包括將本發明提供的上述植物乾旱誘導表達啟動子連接於載體的待表達的基 因序列上遊（例如，將所述啟動子序列置於目標基因之前），從而構建重組表達載體，將所 述重組表達載體轉化到植物細胞、組織或器官中進行培育。
[0012] 並且優選地，所述應用可以用於改良植物生長特性，所述植物為單子葉植物，例如 水稻、小麥、玉米、大麥、高粱或燕麥，優選為水稻。
[0013] 本發明中所提供的啟動子的DNA序列為（與序列表中SEQ ID No :1中相同）：
[0014]

【權利要求】
1. 一種植物乾旱脅迫誘導表達啟動子，其特徵在於，所述植物乾旱脅迫誘導表達啟動 子包含SEQ ID No:l所示的DNA序列。
2. 根據權利要求1所述的植物乾旱誘導表達啟動子，其特徵在於，所述植物乾旱誘導 表達啟動子的DNA序列為SEQ ID No: 1所示的序列。
3. 一種重組表達載體，其特徵在於，所述重組表達載體包含權利要求1-3中任意一項 所述的植物乾旱誘導表達啟動子，在所述重組表達載體中，所述植物乾旱誘導表達啟動子 連接於載體中待表達的基因序列的上遊。
4. 根據權利要求3所述的重組表達載體，其特徵在於，所述待表達的基因為Gus基因， 所述重組表達載體為pCAMBIA1391-P0sDro5,其中pCAMBIA1391為植物雙元表達載體。
5. -種轉化子，其特徵在於，所述轉化子包含權利要求1-2中任意一項所述的植物幹 旱誘導表達啟動子或根據權利要求3-4之一所述的重組表達載體。
6. -種根據權利要求1-2中任意一項所述的植物乾旱誘導表達啟動子在培育轉基因 植物中的應用，其特徵在於，所述應用包括：將根據權利要求1-2中任意一項所述的植物幹 旱誘導表達啟動子連接於載體中待表達的基因序列上遊，從而構建重組表達載體；將所述 重組表達載體轉化到植物細胞、組織或器官中進行培育。
【文檔編號】C12N15/113GK104087587SQ201410320991
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月7日 優先權日:2014年7月7日
【發明者】魏鵬程, 楊劍波, 李莉, 李 浩, 秦瑞英, 李娟 , 楊亞春, 許蓉芳 申請人:安徽省農業科學院水稻研究所