一种小麦胚乳特异表达的启动子及其应用制造技术

技术编号:20351287 阅读:53 留言:0更新日期:2019-02-16 12:03
本发明专利技术公开了一种小麦胚乳特异表达的启动子及其应用。本发明专利技术的小麦胚乳特异表达的启动子,为3′端至少含有序列表中序列1的第1107‑1724位核苷酸序列,并且从序列1的第1107位开始、按照序列1的核苷酸序列向序列1的5′端延长,得到的长度为618至1724bp的任意一个DNA片段。实验证明,本发明专利技术的小麦胚乳特异表达的启动子能在胚乳中特异驱动目的基因的表达,可以避免该目的基因在植物其它组织中持续表达所带来的不利影响,实现了外源基因在植物营养器官中表达的精准控制。可用于将目的基因在植物籽粒中进行特异性的高效表达,这对植物的籽粒品质改良和产量提高具有实践意义。

【技术实现步骤摘要】
一种小麦胚乳特异表达的启动子及其应用
本专利技术涉及生物
中,一种小麦胚乳特异表达的启动子及其应用。
技术介绍
启动子通过自身顺式作用元件与反式作用因子的互作来调控下游基因的时空表达。根据作用方式及功能的不同,可将启动子分为组成型、组织特异型和诱导型三类。目前,植物基因工程中常用的启动子多为组成型表达启动子,如大多数双子叶转基因植物中使用的花椰菜花叶病毒(CaMV)35S启动子,单子叶转基因植物主要使用来自玉米的ZmUbi1启动子和来自水稻的OsCc1、OsAct1启动子。组成型启动子驱动下的外源基因在植物不同组织部位和全部发育阶段无明显差异,这种持续、高效的表达大量消耗植株的基础物质而造成能量负荷和物质浪费,从而打破代谢平衡,阻碍植株的正常生长并降低产量,甚至导致死亡。为了精准控制外源基因在农作物体内的表达组织,使其发挥积极作用以获得具有理想性状的农作物,需要加大力度开发组织特异性表达启动子。组织特异性启动子调控下的基因一般只在某些特定的器官或组织中转录。目前,从植物中已经分离得到了不同类型的组织特异性启动子,如拟南芥根特异表达启动子Pyk10,百合雄配子特异表达启动子LGC1,番茄果实特异性表达启动子2A11。特异性启动子的应用可以实现外源基因在植物中的组织特异性表达。小麦胚乳特异性启动子属于组织型,在不影响种子发育和萌发的前提下,可以通过其驱动外源基因在胚乳中表达来提高贮藏蛋白的表达量,降低过敏源的表达水平,以及改变支链/直链淀粉比例,最终实现特用小麦培育的目标。因此,利用胚乳特异性启动子控制外源基因在胚乳中特异表达具有重要的实践意义。小麦(Triticumaestivium)属于禾谷类作物,是中国三大粮食作物之一。然而,由于小麦存在基因组庞大、生活周期长和遗传转化困难等问题导致其鉴定到的组织特异启动子数量少,远远不能满足科研和生产需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有启动子活性的DNA分子。本专利技术提供的DNA分子,为下述a)或b)或c):a)3′端至少含有序列表中序列1的第1107-1724位核苷酸序列,并且从序列1的第1107位开始、按照序列1的核苷酸序列向序列1的5′端延长,得到长度为618至1724bp的任意一个DNA片段;所述DNA分子具有启动子功能;b)与a)限定的核苷酸序列具有75%或75%以上同一性,且具有启动子功能的DNA片段;c)在严格条件下与a)或b)限定的核苷酸序列杂交,且具有启动子功能的DNA片段。所述严格条件是在2×SSC,0.1%SDS的溶液中,在68℃下杂交并洗膜2次。每次5min0.5×SSC,0.1%SDS的溶液中,在68℃下杂交并洗膜2次。每次15min。本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法,例如定向进化和点突变的方法,对本专利技术的DNA分子核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的,具有与本专利技术分离得到的DNA分子核苷酸序列75%或者更高同一性的核苷酸,只要保持了表达靶基因的启动子活性,均是衍生于本专利技术的核苷酸序列并且等同于本专利技术的序列。这里使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。“同一性”包括与本专利技术的DNA分子核苷酸序列具有75%或更高,或85%或更高,或90%或更高,或95%或更高同一性的核苷酸序列。同一性可以用肉眼或计算机软件进行评价。使用计算机软件,两个或多个序列之间的同一性可以用百分比(%)表示,其可以用来评价相关序列之间的同一性。上述75%或75%以上同一性,可为80%、85%、90%、95%以上的同一性。所述DNA分子3′端的最后一位核苷酸可为序列1的第1724位。所述DNA分子可为下述1)或2):1)序列表中序列1的第1107-1724位所示的DNA分子;2)序列表中序列1所示的DNA分子。本专利技术还提供了含有所述DNA分子的生物材料,为下述B1)至B19)中的任一种:B1)含有所述DNA分子的表达盒;B2)含有所述DNA分子的重组载体;B3)含有B1)所述表达盒的重组载体;B4)含有所述DNA分子的重组微生物;B5)含有B1)所述表达盒的重组微生物;B6)含有B2)所述重组载体的重组微生物;B7)含有B3)所述重组载体的重组微生物;B8)含有所述DNA分子的转基因植物细胞系;B9)含有B1)所述表达盒的转基因植物细胞系;B10)含有B2)所述重组载体的转基因植物细胞系;B11)含有B3)所述重组载体的转基因植物细胞系;B12)含有所述DNA分子的转基因植物组织;B13)含有B1)所述表达盒的转基因植物组织;B14)含有B2)所述重组载体的转基因植物组织;B15)含有B3)所述重组载体的转基因植物组织;B16)含有所述DNA分子的转基因植物器官;B17)含有B1)所述表达盒的转基因植物器官;B18)含有B2)所述重组载体的转基因植物器官;B19)含有B3)所述重组载体的转基因植物器官。上述生物材料中,所述表达盒可由所述DNA分子、所述DNA分子启动表达的目的基因,以及转录终止序列组成;所述DNA分子以功能性方式与所述目的基因连接,且所述目的基因与所述转录终止序列连接。在本专利技术的一个实施例中,所述目的基因具体为GUS基因。上述生物材料中,所述载体可为质粒、黏粒、噬菌体或病毒载体。所述质粒具体可为载体pWMB110。所述重组载体中,由所述DNA分子启动目的基因的表达。在本专利技术的一个实施例中,所述重组载体具体通过将双元表达载体pWMB110中的Ubiquitin启动子替换为所述DNA分子,并将GUS报告基因插入所述DNA分子下游得到。所述目的基因具体为GUS基因。上述生物材料中,所述微生物可为酵母、细菌、藻或真菌。其中,细菌可为农杆菌或大肠杆菌。上述表达盒或重组载体可以通过原核显微注射法、胚胎干细胞介导法、逆转录病毒载体法、精子介导的基因转移、核移植转基因法、体细胞核移植法、线粒体介导法等常规生物学方法转化动物器官或组织或细胞,得到转基因植物物细胞或组织或器官。上述生物材料中,所述转基因植物细胞系、所述转基因植物组织和所述转基因植物器官均不包括繁殖材料。本专利技术还提供了所述DNA分子在作为启动子中的应用。上述应用中,所述启动子可为植物组织特异性启动子上述应用中,所述组织可为植物胚乳。本专利技术还提供了所述DNA分子或所述生物材料在以下(a)至(c)中任一项中的应用:(a)培育植物品种或品系;(b)在植物中驱动目的基因的表达;(c)驱动目的基因在植物胚乳中表达。上述应用中,所述植物可为单子叶植物或双子叶植物。所述单子叶植物可为禾本科植物。所述禾本科植物可为小麦。本专利技术还提供了目的基因在植物胚乳中特异性表达的方法,所述方法包括:将含有所述DNA分子和目的基因的表达盒导入植物中,实现目的基因在植物胚乳中的特异表达。上述方法中,所述植物可为单子叶植物或双子叶植物。所述单子叶植物可为禾本科植物。所述禾本科植物可为小麦、大麦、水稻、玉米或高梁。扩增所述DNA分子全长或部分片段的引物对,也属于本专利技术的保护范围。所述引物对可由序列表中序列2的第10-36位和序列3的第10-32位所示的两条单链DNA组成,也可由序列表中序列2和序列3所示的两条单链DNA组成;还可由序列表中序列5的第10-33位和序列3的第10-32位所示的两条单链DN本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.DNA分子,为下述a)或b)或c):a)3′端至少含有序列表中序列1的第1107‑1724位核苷酸序列,并且从序列1的第1107位开始、按照序列1的核苷酸序列向序列1的5′端延长,得到长度为618至1724bp的任意一个DNA片段;所述DNA分子具有启动子功能;b)与a)限定的核苷酸序列具有75%或75%以上同一性,且具有启动子功能的DNA片段;c)在严格条件下与a)或b)限定的核苷酸序列杂交,且具有启动子功能的DNA片段。

【技术特征摘要】
1.DNA分子,为下述a)或b)或c):a)3′端至少含有序列表中序列1的第1107-1724位核苷酸序列,并且从序列1的第1107位开始、按照序列1的核苷酸序列向序列1的5′端延长,得到长度为618至1724bp的任意一个DNA片段;所述DNA分子具有启动子功能;b)与a)限定的核苷酸序列具有75%或75%以上同一性,且具有启动子功能的DNA片段;c)在严格条件下与a)或b)限定的核苷酸序列杂交,且具有启动子功能的DNA片段。2.根据权利要求1所述的DNA分子,其特征在于:所述DNA分子3′端的最后一位核苷酸是序列1的第1724位。3.根据权利要求1或2所述的DNA分子,其特征在于:所述DNA分子为下述1)或2):1)序列表中序列1的第1107-1724位所示的DNA分子;2)序列表中序列1所示的DNA分子。4.含有权利要求1-3中任一所述DNA分子的生物材料,为下述B1)至B19)中的任一种:B1)含有权利要求1-3中任一所述DNA分子的表达盒;B2)含有权利要求1-3中任一所述DNA分子的重组载体;B3)含有B1)所述表达盒的重组载体;B4)含有权利要求1-3中任一所述DNA分子的重组微生物;B5)含有B1)所述表达盒的重组微生物;B6)含有B2)所述重组载体的重组微生物;B7)含有B3)所述重组载体的重组微生物;B8)含有权利要求1-3中任一所述DNA分子的...

【专利技术属性】
技术研发人员:李小辉段路泞姜培红晏月明
申请(专利权)人:首都师范大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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