本发明专利技术涉及小麦TaHMA2基因的启动子及其具有启动子活性的第一内含子。该启动子、启动子+内含子、内含子均可强烈启动报告基因GUS在水稻中表达，且表达具有明显的组织特异性(如维管组织较多的部位)；三者也可启动报告基因在拟南芥中表达，亦具有明显的组织特异性(如茎节部位)，但表达活性较弱；该内含子在花器官中基因的表达调控方面具有特殊作用。应用本发明专利技术的启动子和/或内含子进行植物的转基因研究或开发具有重要的应用价值，尤其是在植物营养物质的长距离运输和累积领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物启动子和内含子领域，是关于一个具有组织特异性表达的启动子 序列和一个具有启动子活性并有组织表达特异性的内含子序列，以及这两个序列在植物转 基因领域的用途。
技术介绍
锌（Zn)是生物有机体所必需的微量元素之一，在众多的生理过程中起重要作用。 近年来的研究表明，植物以及人体中的Zn缺乏现象是很多国家面临的重大问题(AlIoway, 2004 ：Hotz and Brown, 2004)，提高作物可食部位的Zn含量是解决人类Zn影响缺乏的重 要途径(Cakmak,2008)，因此明确Zn在植物体内转运、分配的分子机理有着重大的现实意 义。本专利涉及到的小麦TaHMA2蛋白就是一个具有跨质膜转运Zn、Cd的P 1B_type ATPase， 其基因是从高Zn小麦品种京冬8号中克隆得到的，含有8个内含子，其中第一内含子为 889bp (Tan et al. ,2013)。研究TaHMA2基因的转录调控序列是分析其蛋白Zn转运功能的 重要组成部分，这在通过植物基因工程来调控作物可食部位的Zn营养或降低Cd毒害方面 具有重大意义。 影响基因表达的因素表现在多个水平，如DNA水平、转录水平、转录后水平、翻译 水平、翻译后加工等。启动子是指可被RNA聚合酶及一些反式作用因子特异识别并与之结 合，从而正确有效起始基因转录的一段特异DNA序列，它对基因的表达具有决定性的调控 作用。启动子一般包含两个组成部分，一是核心启动区，是形成普遍转录结构所需要的，包 括转录起始位点和邻近的TATA框等；二是决定基因转录特异性和活性的区域，一般包含多 个保守域，其种类、拷贝数及在启动子的位置在不同启动子间存在较大差异。一般认为，启 动子可分为组成型、诱导型和组织特异型三大类。某些情况下，一种类型的启动子往往兼具 其他类型启动子的特征。组成型启动子启动基因的表达不受时空和环境条件限制；诱导型 启动子启动基因的表达受特殊环境信号（物理的、化学的或生物因素等）的诱导调控；组织 特异性启动子可调控基因在特定器官、组织或细胞中表达。 真核生物基因经常含有一个或多个内含子，在mRNA成熟的过程中这些内含子最 终都会被精确地剪切除去，这是真核生物基因表达的基本特征之一。约80%以上的植物基 因具有内含子，其5'和3'剪接位点的共有序列分别为CAG :eHAAGU和GCM :G( " ： "为剪 切部位；下划线表示高度保守的位点）(Lorkovic et al. ,2000)。前人研究表明，内含子及 其从转录前体中被剪接复合体除去的过程影响mRNA代谢的整个过程，包括转录起始、5'端 加帽、3'端加 Poly(A)尾、翻译和降解等(Le Hir et al. ,2003)。研究发现有的内含子对基 因表达具有增强作用，植物中最早的相关报道是玉米Adhl基因的第一内含子(Callis et al.，1987)，此后又发现了许多具有增强基因表达的其他植物基因内含子，例如水稻Actl 基因 (McElrov et al. , 1990)、拟南芥 UBQ3, 10, 11 基因 (Norris et al. , 1993)和马铃薯 Sus3基因 (Fu et al. , 1995b)等的内含子。研究认为内含子的转录增强作用与其在转录单 位内的位置和取向有关，一般情况下，内含子正向插入转录单位5'端是增强基因表达所必 需的(Clancy et al. , 1994 ：Mascarenhas et al.，1990)，但也有与增强子类似的内含子， 即其增强基因表达的功能与其在转录单位内的位置和方向无关(Gidekel et al. ,1996 ;盥 先芝and吴乃虎，2001)。一般认为，具有增强基因表达的内含子可通过增强转录效率、稳 定mRNA等方式来增强mRNA的积累，从而增强基因的表达水平(Clancy and Hannah, 2002 ： Rose and Beliakoff，2000)，此外单子叶棺物某因内含子增强某因表达的能力往往高于 双子叶植物。有研究表明，有些植物基因的内含子可以影响基因的表达模式，例如马铃薯 sus3(Fu et al. ,1995b)和sus4(Fu et al. ,1995a)基因的内含子均可影响其基因的表达 水平和组织表达模式。研究还发现，有的基因内含子具有启动子活性，动物中相关的报道较 多，而高等植物中则非常少，其中玉米Ubiquitin基因的第一内含子（包括其较小的第一外 显子）(Salgueiro et al. ,2000)和水稻 0stubl6 β-tubulin 基因的第一内含子(Morello et al.，2002)询具有启动子活件，目1询含有TATA box和/或CAAT box。综上所述，有些 植物基因的内含子在基因表达过程中可能具有重要的启动和调控作用，值得深入分析。 参考文献 Alloway, B. J. (2004)Zinc in soils and crop nutrition. International Zinc Association, Brusselsl30. Cakmak，I. (2008)Enrichment of cereal grains with zinc !Agronomic or genetic biofortification Plant Soil.302,1-17. Cal I is, J. , Fromm, M. and ffalbot,V. (1987) Introns increase gene expression in cultured maize cells. Genes Dev.1,1183-1200. Clancy, M. and Hannah, L. C. (2002) Splicing of the maize Shl first intron is essential for enhancement of gene expression, and a T-rich motif increases expression without affecting splicing. Plant Physiol. 130.918-929. Clancy，M.，Vasil，V. ,Hannah，L. and Vasil，I. K. (1994)Maize Shrunken-lintron and exon regions increase gene expression in maize protoplasts.Plant Sci. 98. 151-161. Fu, H. , Kim, S.Y.and Park, ff.D. (I 9 9 5 a) H i gh - I e v e I tuber expression and sucrose inducibility of a potato Sus4sucrose synthase gene requires^ and3^ flanking sequences and the leader intron.The PlantCell7. 1387-1394. Fu, H.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一个小麦TaHMA2基因的启动子，核苷酸序列如下所示： CGCTGCCTGATGAGTTGCCACGGCTAGGTATAGATGGAGGCGTGGGGCGATGTACGAGTAGATAGTTATGGGCCGATCATCATCCCTATACCTGTACATGTATACGACGTGTATACGCGGGATATCCTTCTTTTCACTAGCACTATTCATCTCTCACAATCTAGTCCCTAGCCATTTTTTGTCAAGAAAAAGTCAACTTTGCAGTTATAATCAAAGTCCAACGAACTTAATAATAAATTGTCAATTTCCTCAAAAAGAAAAGGCTTAACCATGCGTGGCCCAGACGGAAAACTAAACGGGCCAGTTGGTGTAGCCACGGGGAGGTTTGCCTCTCTCGCGCGGCTTTCCGGGATCACGCACGCACGCACGCTGAGTCGCTAACCGTGGTTCATCACGGCTCTCCCTCTCGCCTTCCTCCGATCTGCGTCGGACTCCGCCCGGAATCCCAGTGCCCGCTCCGTCATCATCCACTGATCCGCCCGTAGCACCCCCACGCCGCTGTCCGTGCAAAAATGCTAGATACACGGACTATCTCGACGGGCTTTTACGGACCAGCTGACCTGTCCTTCTTTAATTGGGCTAACTAACCTTCTTCTCCTAATTAATCGGTCCCCCTGATTTTAACTGGTGGGGGTGGGCGCCAAGCCCTGTAAAACCCCGTAATAGCCCGTGGATGTAGCAAAGCCGCTGTCCGTGTCCTGCACCCCGCTCTGCCCGGCCTTAAATACGCGCCCCCCTGCCTCTGCACCCTCGTCTTCTCCTCCTCCTCCTTCCGCTCCGCGCTTCCTGCCATCATCCGCGAGGTAGGTGGGTTTGCCAGTTAATGGCGGCCGAACAAATTTTCGTCAGCGCCTCCGCCCAAGCCTGAACCTACCACCATATATACATCACCAACACCGCACGCCAAGATTGCTCTGCTCTGCTCACCACTCTTCTTGGCTCTCTTGCCGCCGTGTCGCGCGCAGGCAGAGGGGTGGCGGCGGCAGGTGAGGCGCGCAAAGAAGCGGGAGCGGAAGAGCCTGGCCACTCGACGGGAGGGAGCG 。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：柴团耀，谭金娟，冯珊珊，柴兴苹，陈煜娴，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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