植物表皮毛特异表达启动子制造技术

本发明专利技术提供了植物表皮毛特异表达启动子元件－棉花ＧａＲＤＬ１启动子，含ＧａＲＤＬ１启动子元件的构建物和载体，以及它们的用途。本发明专利技术的ＧａＲＤＬ１启动子可用于棉纤维和腺毛次生代谢基因工程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于植物生物工程和植物改良基因工程领域。具体地说，本专利技术涉及新的植物表皮毛特异表达启动子GaRDL1的序列及其表皮毛特异表达相关的顺式调控元件。本专利技术还公开了GaRDL1启动子的用途，尤其在棉纤维和腺毛次生代谢基因工程中的应用。
技术介绍
植物表皮毛是单细胞水平上研究细胞分化、极性生长和形态建成的一个模式系统(Hulskamp，2004，Nat.Rev.Mol.Cell Biol.5，471-480)。植物表皮毛分为腺毛和非腺毛，主要的功能是保护植物，如抵御虫害、减少蒸发、提高抗冻力和防紫外线等(Marks等，1997，Annu.Rev.Plant Physiol.Plant Mol.Biol.48，137-163)。其中，棉纤维和腺毛还具有重要的经济价值(Wilkins等，2000，Crit.Rev.Plant Sci.19，511-550；Wagner等，2004，Ann.Bot.(Lond)93，3-11)。棉纤维是棉花种子的表皮毛，它是纺织工业最重要的天然纤维原料(Kim和Triplett，2001，Plant Physiol.1271361-1366)。E6启动子是第一个分离到的棉纤维高表达启动子，但是E6启动子除了在棉纤维中优势表达外，在子房、花和叶中也有少量表达。E6启动子已用于改良棉纤维的基因工程(John和keller，1996，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93，12768-12773)。我国是目前世界上最大的棉花生产和消费国家，但是我国迄今尚未在棉纤维上拥有具自主知识产权的启动子，这阻碍了我国改良棉纤维的基因工程研究。大约三分之一的维管植物具有腺毛。植物腺毛分泌丰富的代谢产物，如萜类、糖、多糖、吲哚、烟碱和脂肪酸等，这些代谢产物可吸引昆虫传粉、防止动物取食和赋予植物芳香味，以及用于医药等用途(McCaskill和Croteau，1999，NatBiotechnol.17，31-6；Wagner等，2004，Ann.Bot.93，3-11)。基因表达的特异性决定于它的启动子的顺式调控元件。特异表达启动子是基因工程改良生物品质性状的基本元件。有了启动子，再连接上特定性状相关的基因，可以定向改变生物的品质性状。但是，迄今还没有植物表皮毛(棉纤维)特异表达的顺式调控元件的报道。综上所述，为了改良棉纤维的品质性状和调控植物表皮毛次生代谢，本领域迫切需要开发新的更特异的植物表皮毛特异表达启动子。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种新的植物表皮毛特异表达启动子GaRDL1，及相关的植物表皮毛特异表达顺式调控元件。本专利技术的另一目的是提供产生GaRDL1启动子的方法以及其应用，特别是在棉纤维和腺毛次生代谢基因工程中的应用。在本专利技术的第一方面，提供了一种启动子元件，它包括植物表皮毛特异表达启动子GaRDL1的核苷酸序列。较佳地，所述的启动子元件包含SEQ ID NO1所示的核苷酸序列。在本专利技术的第二方面，提供了一种用于在植物表皮毛中特异性表达的构建物，它含有外源基因以及与该外源基因可操作地连接的上述的GaRDL1启动子元件。在另一优选例中，所述的外源基因是MYB基因。在本专利技术的第三方面，提供了一种载体，该载体含有上述的GaRDL1启动子元件。较佳地，所述的载体是表达载体和质粒。在本专利技术的第四方面，提供了一种在植物表皮毛中特异性表达外源基因的方法(也是一种产生转基因植物的方法)，它包括步骤(a)提供一构建物，所述构建物含有外源基因以及与该外源基因可操作地连接的所述的GaRDL1启动子元件，(b)将步骤(a)中的构建物导入植物细胞，获得转化的植物细胞；(c)将步骤(b)中转化的植物细胞再生成植株，从而使使外源基因在植物表皮毛中表达。在本专利技术的第五方面，提供了一种植物表皮毛特异表达顺式调控元件，选自下组(a)L1 box调控元件，序列为SEQ ID NO1中82-89位； (b)MYB基序调控元件，序列为SEQ ID NO1中103-108位。在本专利技术的第六方面，提供了所述的GaRDL1启动子元件或上述植物表皮毛特异表达顺式调控元件的用途，它们被用于在植物表皮毛中特异性表达外源基因或用于改良棉纤维。本专利技术的其它方面由于本文的技术的公开，对本领域的技术人员而言是显而易见的。附图说明下列附图用于说明本专利技术的具体实施方案，而不用于限定由权利要求书所界定的本专利技术范围。图1显示了GaRDL1启动子的序列(SEQ ID NO1)。图中下划线的序列TGCATTTA、CAGTTG和TATAAAT分别是调控元件L1 box、MYB motif和TATA box。其中，GaRDL1启动子位于GaRDL1基因翻译起始位点ATG上游的-221～+81。L1 box和MYB motif的序列分别位于GaRDL1基因的-140～-133和-119～-114。图2显示了GaRDL1基因在棉花中的表达特征。DPA代表开花后的天数(dayspost-anthesis)。His代表histone3基因。rRNA代表核糖体RNA。图3显示了GaRDL1∷GUS在拟南芥中的表达特征。图4显示了GaRDL1启动子对拟南芥腺毛次生代谢的影响。具体实施例方式本专利技术人经过广泛而深入的研究，首次从亚洲棉(Gossypium arboreum)(也称为木本棉)中分离到一个植物表皮毛特异表达的启动子，命名为GaRDL1启动子。Northern杂交和RT-PCR分析的试验结果表明，GaRDL1是一个棉纤维特异表达的基因；GaRDL1∷GUS分析表明，GaRDL1是一个拟南芥表皮毛特异表达的启动子；接头扫描和点突变分析表明，L1 box和MYB基序元件是决定GaRDL1启动子在表皮毛中特异表达的顺式调控元件。如本文所用，“分离的”是指物质从其原始环境中分离出来(如果是天然的物质，原始环境即是天然环境)。如活体细胞内的天然状态下的多聚核苷酸和多肽是没有分离纯化的，但同样的多聚核苷酸或多肽如从天然状态中同存在的其他物质中分开，则为分离纯化的。如本文所用，术语“GaRDL1是Gossypium arboreum RD22-like 1的缩写。如本文所用，术语“GaRDL1启动子”、“GaRDL1启动子区域”可互换使用，指具有GaRDL1启动子序列(SEQ ID NO1)或其活性片段的多聚核苷酸。如本文所用，术语“启动子”是指基因转录起始位点上游的一段序列。如本文所用，术语“顺式调控元件”是指对基因的转录起始和转录效率起调节作用的保守碱基序列。如本文所用，术语“特异表达”是指基因在特定的时间和特定的组织表达。如本文所用，术语“目的基因”是指基因工程中与特定品质性状相关的基因。本专利技术涉及GaRDL1启动子及其多核苷酸变异体。这些多核苷酸变异体可以是天然发生的等位变异体或非天然发生的变异体。这些核苷酸变异体包括取代变异体、缺失变异体和插入变异体。如本领域所知的，等位变异体是一个多核苷酸的替换形式，它可能是一个或多个核苷酸的取代、缺失或插入，但不会从实质上改变该启动子的功能。本专利技术还涉及与上述的序列杂交的核酸片段。如本文所用，“核酸片段”的长度至少含15个核苷酸，较好是至少30个核苷酸，更好是至少50个核苷酸，最好是至少100个核苷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种启动子元件，其特征在于，它包括植物表皮毛特异表达启动子ＧａＲＤＬ１的核苷酸序列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓亚，王水，李春红，王凌健，
申请(专利权)人：中国科学院上海生命科学研究院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]