番茄根特异性启动子pSlROOT1及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种番茄根特异性表达启动子pSlROOT1及其应用。所述启动子pSlROOT1为以下核苷酸序列之一：1)序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；2)与序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列有90％以上同源性且具有调控目的基因在植物根中特异性表达功能的核苷酸序列；3)在高严谨条件下可与序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列杂交的核苷酸序列。该启动子能够驱动目的基因在植物根中特异性表达，为通过基因工程手段提高外源基因在作物特定组织的表达和积累水平，应用转基因方法获得抗病或抗逆作物新品种奠定了理论基础。病或抗逆作物新品种奠定了理论基础。病或抗逆作物新品种奠定了理论基础。

【技术实现步骤摘要】
番茄根特异性启动子pSlROOT1及其应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及一种番茄根特异性表达启动子pSlROOT1及其应用。

技术介绍

[0002]植物基因表达受转录、转录后和翻译水平调控。其中转录水平受启动子调控，启动子在很大程度上决定了基因的表达部位、表达方式、表达时期和表达水平等。启动子包括组成型、组织特异性和诱导型启动子三种类型。近年来，一些强的组成型启动子，例如双子叶植物中表达效率较高的烟草花叶病毒35S（CaMV 35S）启动子和单子叶植物中常用的玉米Ubiquitin 和水稻Actin启动子被广泛应用于植物基因工程领域（Battraw和Hall 1990；Mcelroy等1990；Christensen等1992）。但组成型启动子表达通常不受外界环境的影响，启动基因持续稳定高效地在所有器官或者组织中表达，不能满足特定基因在特定组织的表达，而且有些目的基因持续高水平在所有组织中表达有可能对寄主植物造成伤害（Anami等2013）。随着科学技术的快速发展，特定时期、特定组织以及特定含量地在生物体内表达外源基因， 使其更为经济有效的发挥作用，成为基因工程研究的热点。
[0003]组织特异性启动子，驱动外源基因仅在受体植物的特定组织表达，克服了组成型启动子的缺点。此外，基因在不同发育阶段及组织中表达也是植物本身生长发育的需要。基因的特异表达取决于启动子中存在的顺式作用元件，组织特异性启动子除了具有一般启动子所含有的TATA box、CAAT box和 GC box外，还存在控制组织特异性表达所必需的元件，这些元件的种类、数目及相对位置决定了其表达特异性。组织特异性启动子遍布于植物各种组织，包括营养器官特异表达（绿色组织、根）和生殖器官特异表达（雌蕊、花粉、花、种子、胚和胚乳、果实）启动子。在转基因作物育种研究中，利用高效和组织特异性表达启动子是培育高效和安全转基因作物的首选。
[0004]植物的根是固定植物的根基，是植物吸收水分、无机盐等的唯一通路，也是合成和贮藏营养物质的重要器官，此外根在干旱、盐碱和重金属土壤条件下保护植物地上部分也具有重要作用，因此根在植物整个生命过程中具有举足轻重的作用。根是重要营养器官，了解根特异性表达基因，特别是其启动子对作物改良具有重要的价值。根特异性表达系统主要应用于研究转基因植物在植物抗病虫害、提高植物抵抗土壤致病菌的侵害能力（Huang等2006），耐盐碱性、提高植物对恶劣环境的适应能力（Gao等2011），以及改变植物代谢途径、提高和改善植物产量、营养成分等方面具有突出的应用价值（Xu 等 2010）。已有报道，利用 AtWRKY6根特异表达启动子驱动细胞分裂素氧化酶3（CKX3）在烟草和拟南芥根中特异性表达，根系生物量增加 60%，提高了植株抗干旱和抗重金属胁迫的能力（Werner等 2010）。 利用鹰嘴豆WRKY31根特异表达基因启动子驱动鹰嘴豆CKX6基因在鹰嘴豆中特异性表达，鹰嘴豆根系更加发达，耐旱能力增强，并增加了种子中矿物质含量（Khandal 等 2020）。Zhang 等（2016）利用烟草根特异性基因NtREL1启动子驱动大豆白藜芦醇合酶基因（AhRS）在烟草根部特异表达。由此可见，根特异性启动子可以提高植物抗逆性，增加产量，改良品质，具有
良好的发展前景。上述报道利用转基因技术在不同的植物间进行启动子功能分析，表明利用模式植物拟南芥、烟草等作为载体，通过异源转基因分析证实来自其他植物的启动子的功能是被广泛认可和接受的。
[0005]近年来同时构建几个基因到一个表达载体上的多基因转化系统逐步取代了传统的重复转化和杂交手段用以改良营养品质（Lin等2003; Wakasa等2006）。在这种多基因表达系统中，每一种基因都需要特异的启动子来驱动表达，以避免由于转入序列同源性过高而引起转基因沉默现象（Naqvi等2010）。迄今在番茄中分离的启动子大多是在叶片、种子中特异性表达，有关番茄根特异表达启动子的研究较少，且大多数克隆自已知根特异表达基因，因此分离和鉴定优良的根特异性启动子具有重要作用。专利技术人前期克隆了SlTIP、SlMT3两个根特异性启动子，但可供选择使用的番茄根特异性启动子还是比较少，尤其是高效表达、片段较小的根特异性启动子。因此，研究番茄根特异性启动子对外源基因表达效率的影响，对在番茄中定向表达外源基因有着重要的理论意义和应用价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种番茄根特异性启动子pSlROOT1及其应用，该启动子能够驱动目的基因在植物根中特异性表达，为通过基因工程手段提高外源基因在作物特定组织的表达和积累水平，应用转基因方法获得抗病或抗逆作物新品种奠定了理论基础。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：番茄根特异性启动子pSlROOT1，其为具有以下任一的核苷酸序列：1) 序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；2) 与序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列有90％以上同源性且具有调控目的基因在植物根中特异性表达功能的核苷酸序列；3) 在高严谨条件下可与序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列杂交的核苷酸序列。
[0008]所述高严谨条件为在0.1
×
SSPE (或 0.1
×
SSC)，0.1% SDS的溶液中，在65℃下杂交并洗膜。
[0009]扩增上述番茄根特异性启动子pSlROOT1的引物对，所述引物对的核苷酸序列如SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.3所示。
[0010]含有上述番茄根特异性启动子pSlROOT1的基因表达盒。
[0011]含有上述番茄根特异性启动子pSlROOT1的表达载体。
[0012]含有上述番茄根特异性启动子pSlROOT1的重组菌。
[0013]上述番茄根特异性启动子pSlROOT1在启动目的基因表达中的应用。
[0014]进一步地，所述启动目的基因表达为在植物中启动目的基因表达。
[0015]更进一步地，所述表达为根特异性表达。
[0016]利用上述植物表达载体，将本专利技术的启动子序列构建到任何目的基因上游，导入植物细胞，可获得根特异性表达转基因植株。携带有本专利技术启动子序列的植物表达载体可通过使用Ti质粒、直接DNA转化、微注射、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物组织培育成植株。被转化的植物宿主指拟南芥。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：
1. 该启动子为通过转录组测序技术筛选到的番茄根特异性表达启动子，该方法快速方便、准确率高。
[0018]2. 该启动子可特异性驱动下游目的基因在植物的根中表达，而不在其他组织、器官中表达，具有组织表达特异性。
[0019]3. 植物的根是重要营养器官，育种专家可利用SlROOT1启动子特异性在根中表达目的基因来提高植物抵抗病虫害、耐盐碱性、改变植物代谢途径、提高和改善植物产量、营养成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.番茄根特异性启动子pSlROOT1，其特征在于：为以下核苷酸序列之一：1) 序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；2) 与序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列有90％以上同源性且具有调控目的基因在植物根中特异性表达功能的核苷酸序列；3) 在高严谨条件下可与序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列杂交的核苷酸序列。2.扩增权利要求1所述的番茄根特异性启动子pSlROOT1的引物对，其特征在于：所述引物对的核苷酸序列如SEQ ID NO.2和SEQ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文静，朱姝，张新业，赵楠楠，王聪艳，张智研，李红敬，张艳霞，张云逸，
申请(专利权)人：廊坊师范学院，
类型：发明
国别省市：