一种烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a及其应用制造技术

本发明专利技术属于植物基因工程技术领域，尤其涉及一种烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a及其应用。所述pNtCER3a具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列或与其相似性高于90％以上的核苷酸序列。本发明专利技术提供的烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a只在烟叶腺毛中驱动目的基因的表达，由此可以定向调控目的基因的表达场所，减少目的基因无差别组织表达对烟草其它组织正常生长的影响，同时增加目的基因在腺毛中表达的效果，提高例如烟草腺毛次生代谢物的合成、积累和提取效率，为将腺毛作为生物反应器以生产人类需要的次生代谢物质和高香气烟草品种的选育、提高烟草叶面分泌物的产量等品质改良方面提供了新的调控手段和解决途径。提供了新的调控手段和解决途径。提供了新的调控手段和解决途径。

【技术实现步骤摘要】
一种烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a及其应用


[0001]本专利技术涉及植物基因工程
，特别涉及一种烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a及其应用。

技术介绍

[0002]植物基因的表达调控主要是在转录水平上进行的，受多种顺式作用元件和反式作用因子的相互协调。启动子是重要的顺式作用元件，也是一些反式作用因子识别与结合的一段特异的DNA序列，通常位于结构基因5
’
端上游区域，能活化RNA聚合酶，起动转录的起始，确保转录精确而有效地起始，在转录调控过程中起着十分重要的作用，很大程度上决定了基因表达的强度与特异性。根据作用方式的不同，启动子可分为组成型启动子、诱导型启动子和组织特异型启动子3种类型。
[0003]组成型启动子能在所有细胞或组织中，不分时间和空间地启动转录。目前，在烟草中表达目的基因普遍使用组成型启动子，比如烟草花叶病毒启动子35S启动子(CaMV35)，然而在利用组成型启动子驱动目的基因以期改良转化的烟草品质时，对目的基因的驱动表现在不同组织、部位的表达水平没有明显差异，往往导致目的基因表达的时间(发育阶段特异性)或空间(组织器官特异性)不能很好地控制，使得改良效果与预期不符，或者由于这些组成型启动子诱导基因表达量太高(如次生代谢物合成过多)而对植物正常生长造成一定的负担和危害，这些都是目前利用组成型强启动子结合功能基因来改良植物品质时遇到的障碍。
[0004]组织特异性启动子可驱动目的基因在特定的器官或组织部位累积，可以避免植物营养的不必要浪费，具体包含根、果实、种子、胚乳、维管束以及腺毛等组织特异性启动子。目前，组织特异性启动子已经在植物生物学研究以及植物遗传改良等方面得到了一定应用。腺毛是大部分植物表皮的特殊组织，它不仅可以保护植物应对生物及非生物胁迫，而且是次生代谢物合成、分泌或储存的“小型工厂”。在烟草中，腺毛不仅与植株的抗逆能力密切相关，同时与烟叶香气物质的产生密切相关，是蔗糖酯和西柏烷类化合物特异合成和分泌的场所，对烟叶的香气品质有着重要贡献，是形成优雅香气的重要致香前体，从而赋予烟草更高经济价值。因此，烟叶腺毛特异性启动子的研究对烟草优良品种的创制以及提高烟草香气质和香气量等次生代谢产物的积累都具有重要的指导意义。
[0005]迄今为止，研究发现的腺毛特异性启动子的遗传资源并不是十分丰富，能够驱动靶标基因在烟草腺毛中特异表达的启动子相对较少，限制了人们对烟草品质改良能力的提升。研究开发新型的腺毛特异性启动子对烟草优良品种选育、腺毛组织香气物质形成的研究以及次生代谢物的积累和应用等理论意义重大，而且应用价值良好。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供了一种烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a在烟草遗传工程育种中的应用，并提供了该启动子在烟草遗传工程育种中的应
用，以解决或至少缓解现有技术中的部分问题。
[0007]本专利技术具体通过以下技术方案实现：
[0008]本专利技术的第一方面提供了一种烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a，其核苷酸序列为(a)或(b)中的至少一种：
[0009](a)SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；
[0010](b)与SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列具有至少90％以上相似性的核苷酸序列，并且能够调节其可操作地连接的目的基因的表达。
[0011]本专利技术的第二方面提供了如上所述的烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a在烟草遗传工程育种中的应用。
[0012]进一步地，所述烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a在烟草遗传工程育种中的应用选自(1)
‑
(3)中的至少一种：
[0013](1)调控目的基因烟草在腺毛细胞中特异表达；
[0014](2)利用烟草腺毛组织表达和生产次生代谢物；
[0015](3)进行烟草品质改良。
[0016]进一步地，所述烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a在烟草遗传工程育种中的应用方法包括以下步骤：
[0017]S1、将如上所述的烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a和目的基因插入到出发载体中，所述烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a和所述目的基因可操作地连接，得到重组表达载体；
[0018]S2、将所述重组表达载体导入烟草细胞、组织或器官内并进行培育，获得表达所述目的基因的转基因烟草植株。
[0019]进一步地，步骤S1中，所述出发载体为植物表达载体pCAMBIA1391Z。
[0020]进一步地，步骤S2中，导入方法包括显微注射法、基因枪法、电击法或农杆菌介导法。
[0021]进一步地，所述目的基因为β
‑
葡萄糖苷酸酶基因。
[0022]本专利技术的第三方面提供了一种重组表达载体，所述重组表达载体含有如上所述的烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a。
[0023]进一步地，所述重组表达载体还含有目的基因，所述烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a和所述目的基因可操作地连接。
[0024]本专利技术的第四方面提供了一种宿主细胞，所述宿主细胞携带如上所述的烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a或携带如上所述的重组表达载体。
[0025]本专利技术的优点及积极效果为：
[0026]本专利技术提供的pNtCER3a烟草腺毛特异性启动子能够作为烟草腺毛遗传转化表达目的基因、烟草腺毛生物反应器和烟草腺毛品质改良所用的顺式作用元件，其只在腺毛中驱动目的基因的表达，由此可以定向调控目的基因的表达场所，从而减少组成型启动子无组织差别表达对烟草其它组织正常生长的影响，同时增加目的基因在烟草腺毛中表达的效果，提高例如烟草腺毛次生代谢物的合成、积累和提取效率，为将腺毛作为生物反应器以生产人类需要的次生代谢物质提供了新的调控手段；而且，为高香气烟草品种的选育、提高烟草叶面分泌物的产量等品质改良方面提供了新的解决途径；对于烟叶遗传工程育种具有十
分重要的理论和应用意义。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a的PCR扩增结果图；
[0029]图2为本专利技术实施例烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a的顺式作用元件分析结果图；
[0030]图3为本专利技术实施例烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a的插入位点及其与报告基因连接关系图；
[0031]图4为本专利技术实施例转入烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a和报告基因的遗传转化烟草植株中报告基因的表达模式图，其中，图A
‑
C分别为烟草分泌型腺毛正视图(标尺100μm)、俯视图(标尺100μm)和局部放大图(标尺50μm)。
具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a，其特征在于，其核苷酸序列为(a)或(b)中的至少一种：(a)SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；(b)与SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列具有至少90％以上相似性的核苷酸序列，并且能够调节其可操作地连接的目的基因的表达。2.如权利要求1所述的烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a在烟草遗传工程育种中的应用。3.根据权利要求2所述的烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a在烟草遗传工程育种中的应用，其特征在于，所述应用选自(1)
‑
(3)中的至少一种：(1)调控目的基因在烟草腺毛细胞中特异表达；(2)利用烟草腺毛组织表达和生产次生代谢物；(3)进行烟草品质改良。4.根据权利要求2所述的烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a在烟草遗传工程育种中的应用，其特征在于，所述应用方法包括以下步骤：S1、将如上所述的烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a和目的基因插入到出发载体中，所述烟草腺毛特异性启动子pNtCER3a和所述目的基因可操作地连接，得到重组表达载体；S2、将所述重组表达载体导入烟草细胞、组织或器官内并进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：余婧，雷波，赵会纳，王兵，张婕，郭玉双，卢贤仁，夏海乾，
申请(专利权)人：贵州省烟草科学研究院，
类型：发明
国别省市：