本发明专利技术公开了一种水稻调控外源基因在根中特异表达的Os02g37190启动子，为SEQ?ID?NO：1所示的核苷酸序列。本发明专利技术的Os02g37190启动子的用途，用于构建根特异表达的转基因植物载体。本发明专利技术还提供了一种转基因植物细胞，其为包含本发明专利技术所示的启动子序列的转基因植物细胞。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于基因工程领域，具体地说，本专利技术涉及水稻0s02g37190基因的启动子序列，即从该基因ATG开始上游-1--3500bp之间的核苷酸序列，该启动子序列能够在水稻转基因调控体系中驱动目标基因在根中特异表达。专利技术还涉及该序列在基因工程及遗传改良中的应用。
技术介绍
植物基因工程技术的成功应用不仅需要大量调控不同水平的启动子，而且需要适合于不同植物背景、不同的器官、组织、转基因类型的启动子以避免在转基因过程中的不利影响。一直以来，非植物内源的组成型启动子，来自于花椰菜花叶病毒(cauliflower mosaic virus)CaMV 35S(0dell et al.，1985)有着重要的利用价值，能驱动目的基因在单、双子叶转基因植物的所有组织中高效表达(Battraw and Hall, 1990 ；Benfey et al.， 1990a)。植物内源的组成型的启动子ZmUbil是另一个在植物转基因中被广泛使用的启动子，它来自于玉米泛素，是植物内源启动子。研究还发现，ZmUbil启动子在单子叶植物许多的细胞中都有很高的活性，能够调控目的基因在根、叶中强烈表达，但表达水平随着器官的成熟显著下降(Cornejo et al.，1993)。但是，由于组成型启动子驱动的基因在植物的不同组织、不同生长阶段均有高水平的表达，在应用中逐渐暴露出一些问题(Napoli et al.，1990)。外源基因在植物体内大量表达产生许多的异源蛋白或者产生有害物质在植物体内积累，打破了植物体内原有的代谢平衡，影响了植物正常的生长发育，例如生长延缓、开花延迟、甚至造成植物不育或死亡(Pino et al.，2007)。另外，在同一个载体中同时驱动几个不同的基因表达而重复使用同一个组成型启动子容易造成同源基因的沉默与失活或者共抑制现象(Lessard et al., 2002 ；Potenza et al.，2004)。因此，寻找一些能在细胞、组织、器官以及发育各阶段上更为专一地调控基因表达的启动子进行遗传载体的构建，在可控的条件下为基础研究和作物改良创造所需性状显得尤为必要。组织特异性启动子调控基因只在特定的器官、组织、细胞及不同的发育阶段表达，因而可以用于以茎叶为主要收获产物的作物，使蛋白质产物富集于茎叶中，减少宿主植物无谓的物质能量消耗，改善光合作用特性；也可以用于以种子、果实为主要收获产物的作物，让抗虫、抗除草剂等外源基因只在茎叶部分而不在种子果实等器官中表达，以提高转基因作物的生物安全性(Dale et al.，2002)，在植物基因工程研究中具有广泛的应用前景。目前，大多数组织特异启动子的研究主要集中在植物的地上部分，根特异启动子的研究及应用还很少(Potenza et al.，2004)。然而，根与土壤的广泛接触，是植物进行营养、运输、储存等生理功能的重要器官，因此根特异启动子的研究具有广泛的应用价值。利用根特异启动子可以进行土壤污染的生物修复，提高植物的抗旱能力和对盐、碱的耐受力， 大量和微量元素的高效吸收以及增强对病原微生物的抵抗力等；同时，利用根特异启动子研究植物根的发育，根系的形态建成和根构型的重建并进行作物的遗传改良具有重要意义。植物内源的根特异启动子被开发应用之前，非植物内源的的根特异启动子rolD 在根特异表达的转基因研究中发挥着重要作用。发根农杆菌含有Ri质粒，侵染植物后能诱发植物细胞产生毛发状根，即发根瘤。农杆碱型Ri质粒的T-DNA是由左、右两个片段组成， rolD位于TL-DNA上。rolD5'端 _373bp显示出根特异和高水平的表达。序列分析显示启动子区存在一个根特异的基序(RSEs) (Keller and Baumgartner, 1991 ；Elmayan and Tepfer, 1995) 0 rolD启动子现已用于氮的同化研究，包括根特异的胞质型谷氨酰胺合成酶基因和高亲和硝酸盐转运体基因的超表达(Fei et al. ,2003 ；Fraisier et al., 2000)。另一个非植物来源的根特异启动子是CaMV 35S上游_90bp Domain A(Benfey and Chua, 1989)但表达水平比rolD低5-10倍，主要在根尖表达(Elmayan and Tepfer, 1995)。长期以来，烟草根特异表达基因TobRB7在根特异表达的植物转基因研究中起着重要作用，实验显示在主根的顶端分生组织、不成熟的维管组织和侧根中表达很高，而在成熟的叶、茎、茎尖分生组织中没有表达(Conkling et al.，1990)。TobRB7转录起始位点上游636bp序列分析显示其足够调控目的基因在根中特异表达，而299bp长的区域不能调控目的基因在根里特异表达，在_813bp -636bp存在一个负调控元件(Yamamoto et al.，1991)。随着研究的深入，相继报道了一些植物根特异的启动子(Xu et al. , 1995 ； Schiinmann et al,2004 ；delCampillo, 2004 ；Koyama et al. , 2005 ；Nitz et al. , 2001 ； Vijaybhaskar et al. ,2008 ；Liu et al. ,2003 ；Winicov et al.，2004)，然而，能够在基因工程遗传改良和农业生产中应用的仍然很少。直到最近，编码拟南芥根特异表达的黑芥子酶(myrosinase)的PIlO启动子(Nitz et al.，2001)调控CKX3在拟南芥根中特异表达， 与野生型材料相比，转基因植株形成了庞大的根系，主根伸长，根生物量增加，植株地下部与地下部比率加大，而地上部未受任何影响，提高了作物抗旱及吸引矿物质的能力(Werner et al. ,2010) ο另外，用根特异启动子RCc3 (Xu et al.，1995)与组成型启动子G0S2调控 OsNACIO在水稻中过表达研究发现，与G0S2 =OsNACIO相比，RCc3 =OsNACIO使根变大，增强了对干旱的耐受性，在干旱条件下显著提高了作物的产量(Jeong et al.，2010)。综上所述，在植物中，特别是水稻等禾谷类作物基因工程遗传载体构建中能够选用的植物内源的根特异启动子仍然很少，因此，发展更多的水稻等禾谷类作物的根特异启动子对基础研究和生产应用具有重要的意义。关于水稻0s02g37190启动子调控外源基因根特异表达及应用目前还未见相关报道。文中所用的参考文献具体如下1, Battraw MJ, Hall TC (1990) Hi s tochemi cal analysis of CaMV 35Spromoter-β -glucuronidase gene expression in transgenic rice plants. Plant Mol Biol 15 :527-538 (Battraw MJ, Hall TC (1990). CaMV 35S 启动子融合 GUS 在转基因水稻中的组织化学分析.植物分子生物学，15 =527-538)。2> Benfey PN, Chua NH. 1989.本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 水稻调控外源基因在根中特异表达的Ｏｓ２ｇ３７１９０启动子，其特征是：为ＳＥＱ ＩＤ ＮＯ：１所示的核苷酸序列。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴平，李援亚，张帆，陈明秀，吴运荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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