水稻雄蕊特异表达的启动子及其应用制造技术

本发明专利技术公开了水稻雄蕊特异表达的启动子及其应用。本发明专利技术提供了两种SSP1启动子：SSP1‑1启动子和SSP1‑2启动子。其中，SSP1‑1启动子为pWDH1‑1，其核苷酸序列为序列2；SSP1‑2启动子不仅包括pWDH1‑1，还包括多克隆位点区和pWDH1‑2，pWDH1‑2的核苷酸序列为序列4。通过实验证明：本发明专利技术的SSP1‑1启动子和SSP1‑2启动子均可以有效启动外源基因的表达，对于培育转基因植物具有重大的应用价值。

Promoter and its application of stamen specific expression in Rice

The invention discloses the promoter and its application of the rice stamen specific expression. The present invention provides two SSP1 promoter: SSP1 1 promoter and SSP1 promoter 2. Among them, SSP1 1 promoter pWDH1 1, the nucleotide sequence is sequence 2; SSP1 2 promoter pWDH1 includes not only the 1, also includes multiple cloning sites and pWDH1 2, pWDH1 2 nucleotide sequence is sequence 4. Experimental results show that the invention of the SSP1 1 promoter and SSP1 2 promoter could effectively initiate the expression of exogenous gene, for it has great application value for breeding transgenic plants.

【技术实现步骤摘要】
水稻雄蕊特异表达的启动子及其应用
本专利技术属于生物
，具体涉及水稻雄蕊特异表达的启动子及其应用。
技术介绍
对于中国这样的人口大国而言，粮食安全是社会稳定和可持续发展不可或缺的保障。随着中国经济的高速发展，城镇化过程不可避免地不断蚕食耕地面积。土地是农业之本，在土地面积不断减少、人口不断增加、人们对粮食的需求水平不断提高的压力下，保障粮食安全的唯一出路，只能是通过对植物生命活动的持续深入的研究，进行更加有效的作物改良，提高单位面积产量。经验表明，利用杂种优势进行育种是一个行之有效的作物改良方法，不仅能有效地利用杂种优势提高产量，还能通过各种不同的组合筛选，实现综合性状(包括品质和抗性)的快速组合，是大规模种业生产上行之有效的策略。在生产上大规模利用杂种优势的前提是雄性不育系。在传统的杂种优势利用中，人们利用自然变异筛选所获得的雄性不育系曾经成功地实现了大规模提高水稻产量的目标。可是，当杂种优势利用面对综合性状组合和种业的产业化运作时，缺乏具有自主知识产权的多元化雄性不育系就成为杂种优势利用的一个现实的、无法回避的严重技术制约。近年，通过对水稻的大规模突变体研究，人们发现了一批新的、可以造成雄性不育的基因，为创制多元化雄性不育系提供了新的选择。目前所报道的影响雄蕊发育的基因大多在减数分裂之后发挥作用，从植物器官形成和营养物质分配的角度而言，在雄蕊发育早期调控入手创制雄性不育系，将不仅能实现更加稳定的不育效果(彻底抑制雄蕊的形成)，而且还可以减少雄蕊早期发育过程(包括减数分裂)的消耗，让同样的光合产物进行更有效的利用。在1990年代初，植物花器官特征决定基因(ABC基因)的发现，证明器官特征决定可以由少数基因控制。本专利技术的专利技术人在前期工作中也曾成功地利用ABC基因中的B类基因AP3的启动子特异性地改变雄蕊中乙烯信号组分的表达，实现抑制雄蕊早期发育、在拟南芥中实现雌花单性花的目的。迄今为止，尚未见在水稻雄蕊发育早期特异性表达的启动子的报道。显然，要有效地实现从雄蕊早期发育入手创制水稻的人工雄性不育系，进而实现拥有自主知识产权的多元化雄性不育系资源，掌握通过杂种优势利用而深化作物改良的主动权，当务之急就是要找到一批有效的、拥有自主知识产权的水稻雄蕊早期发育过程基因特异表达的调控元件，如启动子。基因表达的器官/组织/细胞特异启动子或调控元件(因为很多特异性调控元件并不在编码区上游，而在内含子中)的研究是分子生物学发展到1980年代时的一个研究热点。在植物中，欧洲科学家曾热衷于研究在根的各种组织中特异性表达启动子。随着对基因表达调控机制了解的不断深入和基因序列解析手段的发展，目前有关基因表达调控元件的分析也有了更加有效的方法。但由于分子生物学的发展的热点在启动子之后迅速转移到转录因子、染色质修饰、小RNA、大规模测序等新的热点，而植物分子生物学的研究在1990年代之后也将重点转移到突变体的筛选和相关基因分离上，有关器官/组织/细胞特异启动子或调控元件的研究在近年并没有成为大家关注的焦点。虽然这种局面的形成有其合理性，因为没有有功能的基因，也无从了解其表达的调控元件。随着模式植物和重要作物基因组测序的完成，特别是人类ENCODE计划的完成，基因表达的时空特异性精细调控必将成为人们关注的下一个焦点。而且从应用的角度出发，要利用生物技术改变基因表达，实现特定的产业化需求，必然要通过调控元件来控制基因表达的时空特异性。因此器官/组织/细胞特异性基因表达的调控元件的分离克隆和应用，必然成为分子生物学和生物技术研究的下一个无法回避的技术挑战。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种DNA片段。本专利技术提供的DNA片段为如下1)-4)中任一所述的DNA分子：1)DNA片段甲；2)自5’至3’端依次包括DNA片段甲和DNA片段乙；3)在严格条件下与1)或2)所述DNA分子杂交且具有启动子功能的DNA分子；4)与1)或2)中所述DNA分子具有90％以上同源性，且具有启动子功能的DNA分子；所述DNA片段甲的核苷酸序列为序列表的序列2；所述DNA片段乙的核苷酸序列为序列表的序列4。上述DNA片段中，2)中，所述DNA片段自5’至3’端依次由DNA片段甲、多克隆位点区和DNA片段乙组成；所述多克隆位点区具体由BamHI、KpnI、SalI、SmaI和XbaI酶切识别位点组成。上述DNA片段中，所述DNA片段的核苷酸序列为序列表的序列6，其中，DNA片段甲的核苷酸序列为序列6的第7-1085位，多克隆位点区的核苷酸序列为序列6的1086-1112位，DNA片段乙的核苷酸序列为序列6的1113-2872位。本专利技术的另一个目的提供与上述DNA片段相关的生物材料。本专利技术提供的与上述DNA片段相关的生物材料为下述A1)至A11)中的任一种：A1)含有上述DNA片段的表达盒；A2)含有上述DNA片段的重组载体；A3)含有A1)所述表达盒的重组载体；A4)含有上述DNA片段的重组微生物；A5)含有A1)所述表达盒的重组微生物；A6)含有A2)所述重组载体的重组微生物；A7)含有A3)所述重组载体的重组微生物；A8)含有上述DNA片段的转基因植物细胞系；A9)含有A1)所述表达盒的转基因植物细胞系；A10)含有A2)所述重组载体的转基因植物细胞系；A11)含有A3)所述重组载体的转基因植物细胞系。本专利技术还有一个目的是提供上述DNA片段或上述生物材料的新用途。本专利技术提供了上述DNA片段或上述生物材料在启动外源基因在植物组织或植物器官中表达中的应用。上述应用中，所述植物器官为植物生殖器官。上述应用中，所述植物生殖器官为雄蕊。上述应用中，所述植物为单子叶植物或双子叶植物。本专利技术还提供了上述DNA片段或上述生物材料在植物的遗传育种中的应用。上述应用中，所述植物为单子叶植物或双子叶植物，所述单子叶植物为水稻。本专利技术提供了两种SSP1启动子：SSP1-1启动子和SSP1-2启动子。其中，SSP1-1启动子为pWDH1-1(SSP1基因起始密码子atg上游的序列)；SSP1-2启动子不仅包括pWDH1-1，还包括多克隆位点区和pWDH1-2(SSP1基因组序列除了第一个外显子外的全部基因组序列，基因内部的一些序列也是启动基因表达的必须组分)。通过实验证明：SSP1-1启动子和SSP1-2启动子均可以有效启动外源基因的表达，对于培育转基因植物具有重大的应用价值。附图说明图1为PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳图。图2为PCR鉴定pWDH1-1载体。图3为PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳图。图4为PCR鉴定转SSP1-1植株。图5为转SSP1-1植株的花器官进行GUS染色后在显微镜下的照片。图6为PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳图。图7为PCR鉴定pWDH1-2：GUS载体。图8为PCR鉴定转SSP1-2植株。图9为转SSP1-2植株的花器官进行GUS染色后在显微镜下的照片。图10为pWDH1-1：GUS载体示意图。图11为pWDH1-2：GUS载体示意图。图12为pCAMBIA1305.1载体示意图。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中的定量试本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DNA片段，为如下1)‑4)中任一所述的DNA分子：1)DNA片段甲；2)自5’至3’端依次包括DNA片段甲和DNA片段乙；3)在严格条件下与1)或2)所述DNA分子杂交且具有启动子功能的DNA分子；4)与1)或2)中所述DNA分子具有90％以上同源性，且具有启动子功能的DNA分子；所述DNA片段甲的核苷酸序列为序列表的序列2；所述DNA片段乙的核苷酸序列为序列表的序列4。

【技术特征摘要】
1.一种DNA片段，为如下1)-4)中任一所述的DNA分子：1)DNA片段甲；2)自5’至3’端依次包括DNA片段甲和DNA片段乙；3)在严格条件下与1)或2)所述DNA分子杂交且具有启动子功能的DNA分子；4)与1)或2)中所述DNA分子具有90％以上同源性，且具有启动子功能的DNA分子；所述DNA片段甲的核苷酸序列为序列表的序列2；所述DNA片段乙的核苷酸序列为序列表的序列4。2.根据权利要求1所述的DNA片段，其特征在于：2)中，所述DNA片段自5’至3’端依次由DNA片段甲、多克隆位点区和DNA片段乙组成；和/或，所述多克隆位点区具体由BamHI、KpnI、SalI、SmaI和XbaI酶切识别位点组成。3.根据权利要求2所述的DNA片段，其特征在于：所述DNA片段的核苷酸序列为序列表的序列6。4.与权利要求1-3中任一所述的DNA片段相关的生物材料，为下述A1)至A11)中的任一种：A1)含有权利要求1-3中任一所述的DNA片段的表达盒；A2)含有权利要求1-3中任一所述的DNA片段的重组载体；A3)含有A...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东辉，白书农，叶思达，许智宏，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11