控制植物根系发育基因的启动子及其应用制造技术

本发明专利技术公开了控制植物根系发育基因的启动子及其应用，其目的是提供控制植物根系发育基因的启动子。本发明专利技术提供的控制植物根系发育基因的启动子，是下列核苷酸序列之一：１）序列表中序列１的ＤＮＡ序列；２）与序列表中序列１限定的ＤＮＡ序列具有８０％以上同源性的ＤＮＡ序列。含有本发明专利技术启动子的表达载体、细胞系均属于本发明专利技术的保护范围。本发明专利技术启动子的发现和其功能的阐明，在植物特别是水稻育种中具有重要的意义。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及植物启动子及其应用。
技术介绍
农作物的生长与发育都需要依赖根系从土壤中吸收水分和无机盐养分。因此，根的发育对于农作物的产量起着至关重要的作用。水稻的根系，可根据它们发生的位置和发育阶段分为两类，一类是胚生根，一类是胚后发育的根。胚生根由胚根萌发后发育而来，它有两种形式，一条初生根和几条种子根。胚后发育的根，也有两种类型，一类是从植株茎节产生的不定根，另一类是在所有类型根上，都产生的侧生根。在模式植物拟南芥中，人们已经发现了很多参与生长素信号转导的基因，调控着根的发育。例如受生长素快速诱导的AUX/IAA基因的成员，包括XHY2/IAA3，SLR1/IAA14，IAA28，MSG2/IAA19，如果发生突变都会导致侧生根减少或没有(Reed2001，Trends Plant Sci.6，420-425)。相反有些基因如AUX1，TIR1或者MAC1超表达，则会促进侧生根的形成(Marchant et al.，2002，Plant Cell.14，589-597.；Gray et al.，1999，Genes Dev.13，1678-1691；Xie et al.，2000，Genes Dev.14，3024-3036)。植物生长素(吲哚乙酸，IAA)在根发育多个方面起着重要作用，它们包括抑制初生根的伸长，促进不定根，侧根和根毛的形成，维持根尖细胞分化状态。作为一个重要的调节激素，生长素调控着细胞分裂、细胞扩展及其细胞的分化。这就决定生长素影响植物发育是多方面的，它决定着下胚轴和茎端的伸长，介导着根和茎的向地性，维持着顶端优势，并且促进维管束的形成(Hobbie，1998，Plant Physiol.Biochem.36，91-102)。很多受生长素调控的基因的启动子序列中都有一段共同序列—生长素反应元件AuRE(Auxin Response Element)5’-TGTCTC-3’，这个序列被证实是生长素反应因子ARF(auxin response factor)结合所必需的(Guilfoyle et al.，1998，PlantPhysiol.118，341-347；Liu et al.，1994，Plant Cell.6，645-57；Ulmasov etal.，1999，Plant J 19，309-319)。幼叶原基、幼叶和根尖分生组织可能是生长素合成的部位。幼叶合成的生长素，可以向下极性运送到根；而根尖产生的生长素，它可以在根尖皮层里向上运输。这种极性运输可以引起细胞间的生长素浓度的梯度，而极有可能这个浓度梯度决定了胚胎细胞分化形态、维管束的分化、根尖分生组织形态建立等。最近的研究也表明，生长素不仅可以诱导生长素信号转导中正调控蛋白的表达，同时也可以诱导生长素信号转导的负调控蛋白，如AUX/IAA家族蛋白，而AUX/IAA家族蛋白又会被生长素诱导的SCFTIR1蛋白降解复合体所降解(del Pozo and Estelle，1999，Trends Plant Sci.4，107-112；Gray et al.，2001，Narure.414，271-276)。这样，植物通过一个精巧的反馈抑制与解抑制系统来精细调节生长素的调控作用。生长素的信号转导途径在双子叶和单子叶植物中具有较高的保守性。首先在水稻中发现了11个基因，编码的蛋白序列和拟南芥的ARF蛋白有同源性(Sato et al.，2001，Genes Genet.Syst.76，373-80)。而且在水稻中分离的OsIAA1基因，作为一个单子叶AUX/IAA基因家族的成员，被证实它可以被生长素和光线所诱导(Thakur et al.，2001，DNA Res 8，193-203)。与双子叶植物相比，单子叶植物根发育调控机理的研究相对滞后。只有在玉米中发现的几个与根发育相关的突变体可供研究rtcs，完全不产生不定根；rt1，只形成很少或没有冠状根和支持根；asr1，种子根形成缺陷；slr1和slr2，只形成很短的侧生根(Hetz et al.，1996，Plant J.10，845-857)，但遗憾的是这些突变体相对应的基因并没有克隆出来。而在水稻中，和根发育相关的基因研究则更少，现在只证实了水淹和乙烯处理能诱导不定根的形成(Suge，1985，Plant Cell Physiol.26，607-614；Bleecker et al.，1987，Plant Physiol.84，395-398)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供控制植物根系发育基因的启动子。本专利技术的专利技术人采用反向遗传学的方法，分离克隆了水稻中与拟南芥AtFPF1(flowering promoting factor 1)基因(Kania et al.，1997 Plant Cell.9，1327-1338)同源的OsRAA1(Oryza sativa Root Architecture Associated 1)基因，并初步研究了它在植物发育中的功能。它的启动子序列是基于数据库中已有的EST(expressionsequence tag)和基因组序列来获得的。本专利技术提供的控制植物根系发育基因的启动子，是下列核苷酸序列之一1)序列表中序列1的DNA序列；2)与序列表中序列1限定的DNA序列具有80％以上同源性的DNA序列。序列表中序列1的DNA是水稻OsRAA1的启动子，由1987个碱基组成。含有本专利技术启动子的表达载体、细胞系均属于本专利技术的保护范围。本专利技术启动子的发现和其功能的阐明，在植物特别是水稻育种中具有重要的意义。附图说明图1为从水稻基因组DNA扩增OsRAA1启动子的电泳图谱。图2为本专利技术启动子序列的赤霉素和生长素顺式调控反应元件分析。图3为转化水稻OsRAA1基因的启动子融合GUS基因的植物表达载体的图谱。图4为表达载体的酶切鉴定谱带。图5为OsRAA1∷GUS基因在转基因水稻中的GUS活性染色。图6为生长素诱导OsRAA1的表达。具体实施例方式在下述实施例中，所用的水稻品种为中花10号(Oryza sativa L.cv Zhonghua 10)和中花11号(Oryza sativa L.cv Zhonghua 11)。实施例1、水稻OsRAA1基因启动子序列的分离1、启动子引物设计选取ORF前1987bp作为目标序列，依据PAC(AP002525)序列设计了5’端引物5’-TGCAGGA TCCATA GAT TTG TCA AGA AAA CAT TTC GA-3’(下划线序列为BamH I位点)。同时考虑到需要把它和植物表达双元载体pCAMBIA1301的报告基因GUS相连，而在pCAMBIA1301的报告基因GUS起始密码子上有一个Nco I(CCATGG)位点，因此在目标基因的起始密码子上，也修饰为Nco I(CCATGG)位点，3’端引物为5’-CCTG CCATGG CTT AGA TCT CTC TCA AAC TC-3’。2、PCR扩增OsRAA1基因的启动子序列常规方法分离水稻基因组DNA，引物如前设计，反应程序是97℃ 5min，1 cycle，加Taq酶；94℃ 1min，58℃ 1min，72℃ 3min，30本文档来自技高网...

【技术保护点】
控制植物根系发育基因的启动子，它是下列核苷酸序列之一：１）序列表中序列１的ＤＮＡ序列；２）与序列表中序列１限定的ＤＮＡ序列具有８０％以上同源性的ＤＮＡ序列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：种康，葛磊，陈惠，赵原，徐云远，许明丽，许智宏，谭克辉，
申请(专利权)人：中国科学院植物研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]