本发明专利技术公开了一种高表达的籼稻型启动子在粳稻中的应用，属于植物基因工程领域。本发明专利技术涉及的启动子为OsAAP4基因籼稻型启动子，其序列如SEQ ID NO.1所示。本发明专利技术通过分别构建OsAAP4基因籼稻型、和粳稻型启动子‑GUS转基因植株，及GUS表达活性互相检测与比较，发现该基因籼稻型启动子在粳稻各个组织部位都比粳稻型启动子活性高，能够强烈启动下游基因在粳稻多个部位的强烈表达。将OsAAP4基因籼稻型的启动子应用于粳稻型水稻转基因工程中，可在粳稻各个生长阶段促进下游基因的表达，也可以使其他目的基因的表达产物特异的积累或富集，提高水稻中基因的整体表达量，因此该启动子在转基因工程中有良好的应用前景。
Application of a Highly Expressed Indica Rice Promoter in Japonica Rice
The invention discloses the application of a highly expressed indica rice type promoter in Japonica rice, belonging to the field of plant genetic engineering. The promoter of the present invention is an indica rice type promoter of OsAAP4 gene, and its sequence is shown as SEQ ID NO.1. By constructing indica and Japonica Rice promoters of OsAAP4 gene respectively, and detecting and comparing GUS expression activity, the invention finds that the indica rice promoter of OsAAP4 gene has higher activity in each tissue part of Japonica rice than that of Japonica Rice promoter, and can activate strong expression of downstream genes in multiple parts of Japonica rice. The application of OsAAP4 promoter in Japonica rice genetically modified engineering can promote the expression of downstream genes in different growth stages of Japonica rice, and also make the expression products of other target genes accumulate or enrich specifically, so as to improve the overall expression of genes in rice. Therefore, the promoter has good application prospects in the genetically modified engineering.
【技术实现步骤摘要】
一种高表达的籼稻型启动子在粳稻中的应用
本专利技术属于植物基因工程领域，具体涉及一种高表达的籼稻型启动子在粳稻中的应用。
技术介绍
植物通过吸收土壤中的氨、硝酸根、氨基酸、可溶性肽等来获得氮素；氮的吸收和转运主要依靠铵根运输蛋白(AMT)、硝酸根运输蛋白(NRT)、氨基酸运输蛋白(AAT)、肽运输蛋白(PTR)等运输蛋白来完成(WilliamsL,MillerA.Transportersresponsiblefortheuptakeandpartitioningofnitrogenoussolutes.AnnuRevPlantBiolandPlantMolBiol,2001,52:659-688.)。铵通过植物AMT吸收后再通过谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)合成谷氨酰胺和谷氨酸，后者再进一步形成其它氨基酸(SonodaY,IkedaA,SaikiS,etal.FeedbackregulationoftheammoniumtransportergenefamilyAMT1byglutamineinrice.PlantCellPhysiol,2003,44:1396-1402.)。植物可通过高亲和转运系统(HATS)的NRT2和低亲和转运系统(LATS)的NRT1吸收环境中的硝酸盐，由硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)还原形成铵，再进一步形成氨基酸(Paungfoo-LonhienneC,LonhienneTG,RentschD,etal.Plantscanuseproteinasanitrogensourcewithoutassistancefromotherorganisms.PNAS,2008,105:4524-4529.)。在高等植物中，AAT是一类跨膜蛋白，将氨基酸从胞外运至胞内，同时还在氨基酸远距离运输、病原反应和非生物胁迫等方面发挥着重要作用(TegederM.Transportersforaminoacidsinplantcells:somefunctionsandmanyunknowns.CurrOpinPlantBiol,2012,15:1-7.)。AAT基因被分为两个超家族：APC(氨基酸、多胺和胆碱转运)超家族和AAAP(氨基酸/生长素透性酶)超家族。APC超家族分为三个亚家族：CATs(阳离子氨基酸转运蛋白)家族、ACTs(氨基酸/胆碱转运蛋白)家族和PHSs(多胺、H+协同转运蛋白)家族。AAAP超家族分为六个亚家族：AAPs(氨基酸透性酶)家族、LHTs(赖氨酸和组氨酸转运蛋白)家族、ProTs(脯氨酸转运蛋白)家族、GATs(γ-氨基酸丁酸，GABA)家族、AUXs(生长素转运蛋白)家族和ANTs(芳香族和中性氨基酸转运蛋白)家族(FischerWN,AndreB,RentschD,etal.Aminoacidtransportinplants.TrendsPlantSci,1998,3:188-195.)。水稻基因组中共找到85个AAT家族成员(ZhaoH,MaH,YuL,etal.Genome-widesurveyandexpressionanalysisofaminoacidtransportergenefamilyinrice(OryzasativaL.).PLoSONE,2012,7:e49210.)。研究发现OsAAT5、OsAAT7、OsAAT24、OsAAT49和OsAAT60的T-DNA插入突变体的稻米产量及植物体干重均下降，证明AAT对水稻的氮素积累及碳氮分配有着重要作用(LuY,SongZ,LuK,etal.Molecularcharacterization,expressionandfunctionalanalysisoftheaminoacidtransportergenefamily(OsAATs)inrice.ActaphysiolPlant,2012,34:1943-1962.)。研究发现超量表达OsAAP6会增加水稻籽粒中储藏性蛋白和氨基酸含量，从而改善稻米营养和风味(PengB,KongH,LiY,etal.OsAAP6functionsasanimportantregulatorofgrainproteincontentandnutritionalqualityinrice.NatCommun,2014,5:doi:10.1038.)。氨基酸转运蛋白对水稻等各种植物体的氨基酸吸收、转运和储藏具有重要的作用。目前关于水稻AAP家族成员研究的报道很少，水稻氨基酸转运家族OsAAP3基因的蛋白可以运输赖氨酸和精氨酸等多种氨基酸(TaylorMR,ReindersA,WardJM.Transportfunctionofriceaminoacidpermeases(AAPs)[J].PlantandCellPhysiology,2015,56(7):1355-1363.)。籼稻和粳稻是我国自古以来栽培稻的两大类型。籼稻比较适宜生长在高温、强光和多湿的热带及亚热带地区，在我国主要分布于华南热带和淮河以南的亚热带低地，籼稻分蘖性较强，叶子黄绿色，茎秆较高较软，稻穗上的子粒较稀，米粒长而细。早熟而黏性较弱，胀性大，比较耐热和耐强光，但不耐寒。米粒直链淀粉含量较高，胶稠度硬，故蒸煮的米饭不粘。而粳稻比较适宜生长在气候暖和的温带热带高地，在我国主要分布于南部热带、亚热带的高地、华东太湖流域以及华北、西北、东北等温度较低的地区。粳稻主产我国黄河流域、北部和东北部；在南方则分布于海拔1800米以上，较耐冷寒，是为中纬度和较高海拔地区发展形成的亚种。粳稻茎杆较矮，叶子较窄，深绿色，米粒短而粗，其米粒不粘。粳稻籽粒阔而短，较厚，呈椭圆形或卵圆形。籽粒强度大，耐压性能好，加工时不易产生碎米，出米率较高，米饭胀性较小，蛋白质含量较高，口味好。本专利技术发现OsAAP4基因在籼稻和粳稻中存在不同类型的启动子序列，籼稻型的启动子序列比粳稻型的启动子序列能够启动基因在水稻各个部位高表达，在基因工程应用中可以整体提高目的基因在粳稻中的表达量，改善粳稻的株型和产量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种高表达的籼稻型启动子在粳稻中的应用，启动子来源为水稻AAT基因家族成员OsAAP4基因的籼稻型启动子。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：本专利技术以水稻的AAT基因家族成员OsAAP4基因的籼稻型和粳稻型的启动子为对象，首先分别将构建好的启动子-GUS表达载体通过农杆菌介导转化到粳稻中花11成熟胚诱导的愈伤组织中，得到转基因植株后鉴定阳性植株，继而得到T1代转基因植株，得到T2代成熟种子。然后在T2代种子生长的不同时期分别进行GUS组织化学染色，分别对其植株的根尖、刚长侧根的根、有较多侧根的根、幼嫩的分蘖芽、较大的分蘖芽、叶片、叶鞘、茎和穗等不同组织进行染色，检测GUS表达活性，比较与分析其组织表达特异性。结果发现该基因籼稻型启动子是一个在各个组织部位都高表达的启动子，能够启动下游基因在粳稻中高表达。将该启动子应用于转基因工程中，可以使其他目的基因的表达产物整体上提高表达量，改善水稻株型和产量性状。因此，OsAAP4基因的籼稻型本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种OsAAP4基因的籼稻型启动子在粳稻中的应用，其特征在于：所述的应用为OsAAP4基因的籼稻型启动子能够启动下游基因在粳稻中各个组织部位高表达；所述的OsAAP4基因的籼稻型启动子的序列如SEQ ID NO.1所示。
【技术特征摘要】
1.一种OsAAP4基因的籼稻型启动子在粳稻中的应用，其特征在于：所述的应用为OsAAP4基因的籼稻型启动子能够启动下游基因在粳稻中各个组织部位高表达；所述的OsAAP4基因的籼稻型启动子的序列如SEQIDNO.1所示。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：包括如下步骤：构建含OsAAP4基因的籼稻型启动子-目的基因的表达载体，再将表达载体导入粳稻中...
【专利技术属性】
技术研发人员：方中明，吴博文，赵一舟，万芳伟，黄慧霞，
申请(专利权)人：武汉生物工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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