种子特异表达系统及其应用技术方案

本发明专利技术提供了分离的DNA，其具有SEQ ID NO：1所示的序列或类似序列。该DNA能够指导可操作地连接在其下游的核酸在植物种子中特异转录和/或表达。本发明专利技术还提供了包含该DNA的表达盒和转基因植物等。

Seed specific expression system and its application

The present invention provides isolated DNA, its sequence of SEQ ID NO:1 shown or similar sequence. The DNA can guide the specific transcription and / or expression of nucleic acids that can be operably connected downstream of them in plant seeds. The present invention also provides the expression cassette containing the DNA and transgenic plants and the like.

【技术实现步骤摘要】
种子特异表达系统及其应用专利
本专利技术属于植物转基因育种领域，具体而言，本专利技术涉及分离的DNA，其能够指导可操作地连接在其下游的核酸在植物种子中特异转录和/或表达。另外，本专利技术还涉及包含该DNA的表达盒和植物等，并涉及该DNA的应用。
技术介绍
尽管许多植物(如，水稻，尤其是Oryzasativa.japonica等)的基因组序列已经被揭示(如可参见GenBank登录号AP003843.3、GenBank登录号AP004670.4等)，但是大量基因组序列的功能仍旧未知。另外，美国专利申请US2006075523A1公开了来自水稻和其他植物的非生物性胁迫应答相关的多肽和多核苷酸，其中多核苷酸序列SEQIDNO：15442长达2000个核苷酸，并且该序列淹没在该文献公开的众多序列中而未被指定特定功能；而美国专利US7365185B2公开了来自水稻和其他植物的基因组启动子序列，但是其中多核苷酸序列SEQIDNO：68961长达2760个核苷酸，并且该序列淹没在该文献公开的众多序列中而未被指定特定功能，更不清楚其是否具有植物体表达部位的特异性。外源DNA序列通过连接到特定的启动子从而启动在植物宿主中的表达，启动子类型的选择决定基因的表达时间和部位。目前在农业生物
广泛应用的主要是一些组成型的强启动子，比如CaMV35S启动子和玉米Ubiquitin-1启动子，然而在利用这些启动子诱导目的基因转化水稻等作物以期改良作物的品质时，往往会由于目的基因表达的时间(发育阶段特异性)或空间(组织器官特异性)不能很好地控制而导致改良效果不明显，或者由于这些组成型启动子诱导基因表达量太高而对植物的生长发育造成影响，这些都是目前利用组成型强启动子结合功能基因来改良作物品质时遇到的障碍。此外,在研究某些代谢过程或调节途径时，常常需要将同一途径上的两个以上的基因转化到同一个株系中去，采用转化其中一个基因得到转基因植株后再转化另外一个基因，或者两个基因分别转化完成后再进行杂交，都需要等待较长的时间，为了提高效率缩短多个基因转化的时间，最近有报道可以利用新的载体同时进行多个基因的转化，但是在多基因转化时如果重复使用同一个启动子，也会由于启动子序列的高同源性可能导致基因沉默。种子特异表达系统可用于研究基因或调控序列对种子的生长发育或产量等重要农艺性状的影响，在实际的生产应用中，获得新的种子特异表达启动子，对生产应用具有重要意义。为此，本专利技术人经过长期研究，令人惊讶地发现了一种新的种子特异性启动子，其在植物的种子中稳定的特异表达，为今后的农业基因工程发展，提供了更多的可选择性。专利技术概述本专利技术提供了新的分离的DNA，其具有种子特异性表达启动子的功能。另外，本专利技术还涉及包含该DNA的表达盒和转基因植物等，并涉及该DNA的应用等。具体而言，在第一方面，本专利技术提供了分离的DNA，其能够指导可操作地连接在其下游的核酸在植物种子特异转录和/或表达，所述分离的DNA的序列选自下列组的序列：(a)具有SEQIDNO：1所示的序列；(b)在严格条件下能够与(a)所述序列的DNA杂交的DNA序列；(c)与(a)所述序列有至少90％(优选为至少95％)序列同一性的DNA序列；(d)包含SEQIDNO：1中至少150个(优选为至少200个)连续核苷酸的DNA序列；和(e)与(a)-(d)之任一所述序列互补的DNA序列。优选本专利技术第一方面的DNA，其序列长度小于2000个核苷酸，优选小于1500个核苷酸，更优选小于1200个核苷酸。优选本专利技术第一方面的DNA，其能够指导可操作地连接在其下游的核酸在植物种子中特异转录和/或表达。在本专利技术的一个具体实施方式中，本专利技术第一方面的DNA序列如SEQIDNO：1所示。在第二方面，本专利技术提供了表达盒，其包含：(a)本专利技术第一方面的DNA；和(b)核酸，其可操作地连接在本专利技术第一方面的DNA的下游。优选本专利技术第二方面的表达盒，其中所述核酸能够赋予植物选自下列组的性状：(a)所述核酸所编码的蛋白质产量的提高；(b)所述核酸所编码的抑制性RNA含量的提高；(c)抗植物病虫害能力的提高，尤其是抗发生在植物种子中的病虫害能力的提高；(d)营养品质的改善，包括植物中天然具有的营养成分含量的提高和植物非天然具有的营养成分的赋予；和(e)植物产量的提高，尤其是植物经济性部位如种子产量的提高。在第三方面，本专利技术提供了用本专利技术第二方面的表达盒转化的转基因的植物、植物种子、植物组织或植物细胞，优选其中，本专利技术第一方面的DNA能够指导可操作地连接在其下游的核酸在植物种子特异转录和/或表达。优选本专利技术第三方面的植物、植物种子、植物组织或植物细胞，其中所述植物是单子叶植物或双子叶植物，如，玉米、水稻、小麦、大麦、高粱、大豆、油菜、棉花、番茄、马铃薯、甘蔗、甜菜、烟草、油菜或拟南芥。在第四方面，本专利技术提供了本专利技术第三方面的植物的生产方法，其包括：(1)构建本专利技术第二方面的表达盒；(2)将步骤(1)获得的表达盒导入植物细胞；(3)再生出转基因植物；和(4)选择出转基因植物，其中本专利技术第一方面的DNA能够指导可操作地连接在其下游的核酸在植物种子特异转录和/或表达；并且(5)任选地，增殖步骤(4)获得的植物以获得后代。在第五方面，本专利技术还提供了赋予植物性状的方法，其包括(1)选择能够赋予植物性状的核酸：(2)使用步骤(1)获得的核酸构建本专利技术第二方面的表达盒；(3)将步骤(2)获得的表达盒导入植物细胞；(4)再生出转基因植物；和(5)选择出赋予了植物性状的转基因植物；并且(6)任选地，增殖步骤(5)获得的植物以获得后代，其中，所述性状选自下列组：(a)所述核酸所编码的蛋白质产量的提高；(b)所述核酸所编码的抑制性RNA含量的提高；(c)抗植物病虫害能力的提高，尤其是抗发生在植物种子病虫害能力的提高；(d)营养品质的改善，包括植物中天然具有的营养成分含量的提高和植物非天然具有的营养成分的赋予；和(e)植物产量的提高，尤其是植物经济性部位产量的提高。附图说明图1是本专利技术构建的拟南芥AT4G28520基因启动子驱动GFP基因的植物表达载体，其中LB和RB分别为T-DNA的左边界和右边界；hpt表示潮霉素抗性基因；Cam35SP表示CamV35S基因的启动子；NOS表示nos基因的终止子；GFP表示GFP蛋白(绿色荧光蛋白)基因；3A表示35S基因的终止子；520P即为实施例1获得的AT4G28520启动子。图2是本专利技术AT4G28520启动子驱动的GFP基因在转基因拟南芥种子中的观察结果。左图是T1代转基因拟南芥种子在白透射光下的图像，右图是T1代转基因拟南芥种子在紫外激发光下的图像。专利技术详述在第一方面，本专利技术提供了分离的DNA，其能够指导可操作地连接在其下游的核酸在植物种子特异转录和/或表达，尤其是其能够指导可操作地连接在其下游的核酸在植物种子中特异转录和/或表达。在本文中，这种分离的DNA也可以被称为种子特异性启动子，属于顺式作用元件。在种子特异性启动子的驱动下，其下游并与其可操作地连接的基因的表达往往只限于种子这一器官或其组织部位，并表现发育调节等特性。种子特异性启动子不仅能使目的基因的表达产物主要在植物种子或其组织部位积累，例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种启动子，其能够指导可操作地连接在其下游的核酸在植物种子中特异转录和/或表达，所述启动子的DNA序列选自下列组的序列：（a）具有SEQ ID NO：1所示的序列；（b）在严格条件下能够与（a）所述序列的DNA杂交的DNA序列；（c）与（a）所述序列有至少90%（优选为至少95%）序列同一性的DNA序列；（d）包含SEQ ID NO：1中至少150个（优选为至少200个）连续核苷酸的DNA序列；和（e）与（a）‑（d）之任一所述序列互补的DNA序列。

【技术特征摘要】
1.一种启动子，其能够指导可操作地连接在其下游的核酸在植物种子中特异转录和/或表达，所述启动子的DNA序列选自下列组的序列：（a）具有SEQIDNO：1所示的序列；（b）在严格条件下能够与（a）所述序列的DNA杂交的DNA序列；（c）与（a）所述序列有至少90%（优选为至少95%）序列同一性的DNA序列；（d）包含SEQIDNO：1中至少150个（优选为至少200个）连续核苷酸的DNA序列；和（e）与（a）-（d）之任一所述序列互补的DNA序列。2.权利要求1所述的启动子，其序列长度小于2000个核苷酸，优选小于1500个核苷酸，更优选小于1200个核苷酸。3.权利要求1或2所述的启动子，其能够指导可操作地连接在其下游的核酸在植物种子中特异转录和/或表达。4.权利要求1-3之任一所述的启动子，其序列如SEQIDNO：1所示。5.一种表达盒，其包含：（a）权利要求1-4之任一所述的启动子；和（b）核酸，其可操作地连接在权利要求1-4之任一所述的DNA的下游。6.权利要求5所述的表达盒，其中所述核酸能够赋予植物选自下列组的性状：（a）所述核酸所编码的蛋白质产量的提高；（b）所述核酸所编码的抑制性RNA含量的提高；（c）抗植物病虫害能力的提高；（d）营养品质的改善，包括植物中天然具有的营养成分含量的提高和植物非天然具有的营养成分的赋予；和（e）植物产量的提高，尤其是植物经济性部位产量的提高。7.用权利要求5或6所述的表达盒转化的转基因...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东风，唐晓艳，邓兴旺，
申请(专利权)人：深圳市作物分子设计育种研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44