一种水稻分生组织强表达启动子OsNPY4及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种生物技术和植物基因工程领域。本发明专利技术提供一个水稻分生组织强表达启动子，启动子的核苷酸序列SEQ ID No:1所示。本发明专利技术的特异性启动子是以水稻基因组DNA为模板，设计引物通过PCR扩增得到。通过将上述启动子驱动β

【技术实现步骤摘要】
一种水稻分生组织强表达启动子OsNPY4及其应用


[0001]本专利技术涉及生物技术和基因工程
，具体而言，本专利技术涉及一种水稻分生组织强表达启动子及其应用，该启动子能够在水稻转基因体系中驱动目的基因在侧根和分蘖起始部分强烈表达部位。

技术介绍

[0002]启动子是指基因组中一段能准确起始转录的DNA序列，通常位于基因的上游。启动子作为转录水平上一个重要调控元件，调控基因在不同发育阶段和组织的时空特异性表达（Levine and Tjian, 2003；Smale and Kadonaga, 2003）。根据启动子的功能和模式，可将它们分成三类：组成型启动子、特异性启动子和诱导型启动子。深入研究这些启动子的表达模式，不仅有助于我们理解植物的形态建成、生理代谢、逆境响应等基础理论，而且具有广泛的应用价值。
[0003]水稻作为最重要的粮食作物之一，同时也是一种优良的模式植物，一直是人们研究的重点。所以水稻分蘖数、穗的结构、根的结构（不定根和侧根的形成）等重要农艺形状一直受到重点关注，而水稻分蘖数、穗和根的结构都受到分生组织的影响（Meng et al., 2009；Wang et al., 2018）。
[0004]分生组织（meristem）是在植物体的一定部位，具有持续或周期性分裂能力的细胞群。分裂所产生的细胞排列紧密，无细胞间隙；细胞壁薄，细胞质浓厚，细胞体积较小，一般呈等径多面体，细胞核大，一小部分仍保持高度分裂的能力，大部分则陆续长大并分化为具有一定形态特征和生理功能的细胞，构成植物体的其他各种组织，使器官得以生长或新生（Chongloi et al., 2019）。
[0005]生长素作为最早被发现的调控植物生长素发育的植物激素，它在分生组织的形成和维持过程中发挥重要作用，生长素相关基因几乎参与了植物所有的生长发育过程（Wang et al., 2017）。我们通过对生长素相关基因表达模式的研究，不仅有助于阐述它们的调控机理，而且分生组织特异型表达启动子的研究十分有应用潜力。通过这些特异型启动子驱动外源基因表达，我们可以直接改良水稻的分蘖、侧根和不定根的形成还有穗型（如枝梗数目），这些性状都是培育水稻理想株型的重要指标（Liang et al., 2014）。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种在分生组织中强表达的启动子、含有该启动子序列的转化子以及启动子的应用。其中，本文中涉及“作物”是指禾本类作物，例如水稻、小麦、大麦、黑麦、燕麦、高粱、玉米等，优选是水稻。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种植物分生组织强表达启动子，所述启动子包含SEQ ID No:1所示的DNA序列。序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列来源于日本晴水稻（Oryza sativa L. japonica. cv. Nipponbare）的分生组织强表达启动子，本文中称为OsNPY4或
者启动子OsNPY4。
[0008]优选地，本专利技术提供的水稻分生组织强启动子以中花11基因组DNA作为模板PCR扩增，即OsNPY4或者启动子OsNPY4，其序列如SEQ ID No:1所示。
[0009]另一方面，本专利技术提供一组用于扩增权利要求1所述启动子的引物序列，其特征在于，所述引物序列包括正向引物和反向引物，所述正向引物核苷酸序列：ACGGTATCGATAAGCTTGATATCGAATTCAAAACCTGTCTCTCTCCCGC，所述反向引物核苷酸序列：TGGGTTAACCCATTCCAACTAGAATTCTGTCTGGAAGAGGTCTGGCT。
[0010]另一方面，本专利技术提供一种重组表达载体，所述表达载体包含上述的水稻分生组织强表达启动子。在所述重组表达中，所述的水稻分生组织强表达启动子连接于待表达基因上游。优选地，所述待表达基因是GUS基因，所述重组表达载体为pPLV15
‑
OsNPY4，该重组表达载体是将SEQ ID No:1所示DNA序列即OsNPY4或者启动子OsNPY4构建于pPLV15得到的重组载体，本文中称为pPLV15
‑
OsNPY4。
[0011]或者待表达基因是对作物的分蘖或者根性状具有改良能力的基因。通过本专利技术的启动子驱动该基因在分生组织中强烈表达，从而实现理想株型的改良。
[0012]再一方面，本专利技术提供上述水稻分生组织强表达启动子在培育转基因作物中的应用。所述应用包括将本专利技术提供的上述水稻分生组织强表达启动子连接于待表达基因的上游，从而构建重组表达载体，将所述重组表达载体转化到细胞、组织或者器官中进行培育。
[0013]另一方面，本专利技术提供一种在分生组织中驱动特定待表达基因表达的方法，其特征在于，所述方法包括：1）将权利要求1中所述的水稻分生组织强表达启动子OsNPY4连接与待表达基因上游；2）将所述水稻分生组织强表达启动子OsNPY4和待表达基因的连接产物转入根癌农杆菌中；3）利用转入所述连接产物的根癌农杆菌对目标植物的组织例如叶片或者种子进行转化；4）利用转化后的组织培育相应的转基因植株，在所述转基因植株中，权利要求1所述的水稻分生组织强表达启动子OsNPY4驱动待表达基因表达。
[0014]优选地在所述方法和所述应用中，所述待表达基因为结构基因、调节基因、结构基因的反义基因或者能够干扰内源基因表达的小RNA，优选为具有改良分蘖和根性状的基因。
[0015]综上所述，本专利技术的专利技术人发现、鉴定了水稻日本晴（Oryza sativa L. japonica. cv. Nipponbare）一段具有转录调控活性的3661bp的DNA序列，并将其命名为OsNPY4（序列表中的SEQ ID No:1）。具体而言，专利技术人发现该序列具有驱动基因在分生组织强表达的能力，扩增出该序列并对上述能力进行了鉴定。专利技术人扩增出目的片段后，利用Gibson Assembly方法将其连接到pPLV15载体上，获得相应的重组质粒，阳性检测后将重组表达载体转化根癌农杆菌EHA105。然后用农杆菌介导方法进行水稻转化，得到转基因植株。对获得的转基因植株进行组织染色检测，结果先OsNPY4驱动待表达基因在分蘖、不定根、侧根的形成部位的分生组织中强烈表达，证明了权利要求1中的SEQ ID No:1在分生组织中有强烈的表达活性。
[0016]本专利技术的所述的启动子序列可与作物的表达载体连接，用于取代组成型启动子。
该启动子序列可以与所需靶基因序列，构建重组表达载体，转化后靶基因可以在分生组织强烈表达。而且特异型启动子可以避免组成型启动子造成的外源靶标基因在其它组织的过量表达，影响作物农艺性状。
[0017]本专利技术的技术效果表明：利用本专利技术克隆的分生组织强表达启动子可以在水稻分蘖、不定根和侧根起始部位强烈表达，在实际运用中具有显著价值。通过该启动子对农作物进行基因改良，例如通过该启动子驱动生长素相关基因在分生组织中的表达，调控分蘖、侧根和不定根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水稻分生组织强表达启动子OsNPY4，其特征在于，所述启动子核苷酸序列如SEQ ID No:1 所示。2.一种含有权利要求1所述的水稻分生组织强表达启动子OsNPY4的表达盒。3.一种重组载体，其特征在于，所述重组载体含有权利要求1所述的水稻分生组织强表达启动子OsNPY4，所述待表达基因为GUS基因。4.根据权利要求1所述水稻分生组织强表达启动子OsNPY4在培育转基因植物中的应用，所述转基因植物的外源基因在侧根和分蘖产生部位强烈...

【专利技术属性】
技术研发人员：严浪，
申请(专利权)人：伊艾博武汉科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：