本发明专利技术公开了一种植物胚乳特异性表达启动子及其应用。该启动子，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70％以上同源性，且具有植物胚乳特异性表达启动子功能的DNA序列；3)在高严谨条件下可与序列表中序列1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。本发明专利技术的启动子可以启动外源基因在植物的胚乳中特异性的表达，适用于任何种子具有胚乳的植物，即单子叶植物或胚乳型双子叶植物。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种植物胚乳特异性表达启动子及其应用。
技术介绍
植物生物技术的最新发展不仅实现了传统农艺形状的改良(如提高作物产量， 增强抗病、抗虫、抗除草剂特性，改良品质等)，而且使植物成为生物医药和工业产品的生物反应器(Daniell et al. , Trends Plant Sci. 2001,6 :219-226 ；Giddings et al.， NatureBiotech. 2000，18 :1151-1156 ；Hood and Jilka, Curr. Opin. Biotechnol. 1999，10 382-386 ；Hood and ffoodard, Plants as Factories for Protein Production 2002, pp. 119-135. Netherlands =Kluwer Academic)。对于绝大多数禾本科作物，由于其产量高、 生产成本低、耐储藏且生产规模容易控制等特点，决定了其为第二代转基因产物的理想载体。近年来利用水稻种子生产具有保健作用的外源蛋白和可食性疫苗研究发展很快，且已经取得了巨大成功。如维生素A、具有降低血糖作用的大豆球蛋白(Glycinin)、具有预防和治疗缺铁性贫血和提高自身免疫功能的大豆铁蛋白Ferritin)、具有刺激胰岛素分泌预防糖尿病发生功能的GLP、乙肝疫苗和花粉过敏症疫苗等均成功地在水稻中表达并高水平累积(Goto et al.，Nature Biotech. 1999,17 :282-286 ；Katsube et al.，Plant Physiol. 1999,120 :1063-1073 ；Qu et al.，Planta 2005,222 :225-233 ；Takagi et al.， Proc Natl. Acad. Sci. 2005,102 :17525-17530 ；Ye et al.，Science 2000，287 :303-305 ； Zheng et al.，PlantPhysiol. 1995，109 :777-786)。然而缺少相应的启动子成为目前生物技术应用(外源基因的理想表达部位，表达方式，表达时期和表达水平等)的限制因子。植物基因工程的根本目标是培育能使目的基因稳定而且高效表达的转基因植株。 基因表达受控于转录起始处的核苷酸序列即启动子成分，它主要包括RNA聚合酶启动转录的信号，以指导合成相应的信使RNA分子，进一步指导蛋白质的合成。启动子控制基因转录水平，同时还决定了基因的表达时间和表达方式。目前广泛应用的启动子(包括CaMV35S、ubiquitinl、ACtinl)尽管其表达效率高， 然而由于其表达不受时空限制，它在几乎所有组织中都能使外源基因表达，在进行种子中外源基因过量表达过程中，会驱动基因在种子外的其它组织中表达，既消耗生物能源，同时会导致一些可能对生物生长发育产生不利影响的代谢产物的合成。且上述启动子的表达强度尚无法满足转基因产业化的需要。若选择胚乳特异性高强度表达启动子，有助于定时定向调控外源有用蛋白的合成，既节约能源，保证了植物正常生理活动不受干扰，同时又能提高外源有用蛋白在种子中的储藏水平。水稻种子储藏蛋白以谷蛋白和醇溶性蛋白为主，分别占种子全蛋白的80%和 10%。水稻谷蛋白基因只在胚乳中表达，而在其它组织中几乎检测不到谷蛋白。水稻谷蛋白由至少13个基因控制，这些基因根据其DNA序列的同源性分为GluA、GluB、GluC和GluD 四个基因亚族(Subfamily)。虽然水稻谷蛋白基因在其碱基序列上具有较高的相似性(亚族内80-96%，亚族间60-80% )，但其启动子区域却几乎没有相似性，预示着其基因表达的调控机制各不相同。来自于水稻胚乳储藏蛋白基因的启动子对于外源基因的表达具有潜在的应用价值。Qu 和 Takaiwa(Plant Biotechnol. J. 2004,2 :113-125)利用 GUS 作报告基因，研究 7 3 个水稻谷蛋白(GluB-1, GluB-2, GluB-4)，3 个醇溶蛋白(10kD, 13kD, 16kD)和 1 个球蛋白Q6kD)基因启动子的表达方式、组织表达特异性和表达强度，获得了 4个表达活性比 Ubiquitin高数倍的胚乳特异性表达启动子(GluB-4，IOkD prolamin, 16kD prolamine和 Glb-1)。Qu 等人(J.Exp. Bot. 2008,59(9) =2417-2424)进一步利用 GUS 作报告基因，对 6 个水稻谷蛋白(GluA-1，GluA-2，GluA-3，GluB-3，GluB-5，GluC)基因启动子的表达方式、组织表达特异性和表达强度进行了研究，发现GluA-1，GluA-2, GluA_3启动子在胚乳的外周特异性表达，GluB-5和GluC启动子在整个胚乳中特异性表达，而GluB-3启动子则在糊粉层和亚糊粉层中特异性表达。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种植物胚乳特异性表达启动子及其应用。本专利技术所提供的植物胚乳特异性表达启动子，来源于稻属水稻(Oryza sativa) GluB-7基因的上游序列，可以是下述核苷酸序列之一1)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70%以上同源性，且具有植物胚乳特异性表达启动子功能的DNA序列；3)在高严谨条件下可与序列表中序列1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。上述高严谨条件可为在0. IXSSPE(或0. 1XSSC)，0. 1% SDS的溶液中，在65°C下杂交并洗膜。其中，序列表中序列1是由2310个脱氧核苷酸组成。上述自序列表中序列1的5'端第2238-2244位核苷酸为植物胚乳特异性表达启动子TATA盒核心区。将启动子除TATA盒核心区外的其他序列通过碱基突变或缺失等发生变化，一般不会使启动子活性完全丧失，因此也可根据需要将启动子的调控元件改变。含有上述植物胚乳特异性表达启动子的表达盒、重组表达载体、转基因细胞系及宿主菌均属于本专利技术的保护范围。在所述表达盒中，所述植物胚乳特异性表达启动子的下游连接结构基因，或调节基因，或结构基因或调节基因的反义基因，或者能够干扰内源基因表达的小RNA，用于驱动结构基因，或调节基因，或结构基因或调节基因的反义基因，或者天然小RNA或人工合成的小RNA的表达。所述重组表达载体是上述表达盒与质粒、病毒或运载体表达载体所构建的重组载体，所述重组表达载体为重组植物表达载体，所述重组植物表达载体含有上述表达盒并且能够将所述的表达盒转送进入植物宿主细胞、组织或器官及其后代并且能够或者至少方便所述的表达盒整合到宿主的基因组中，它包括但不限于双元载体、共合载体。上述重组表达载体可通过使用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导或基因枪等常规生物学方法转化植物细胞或组织或器官，得到转基因植物细胞或组织或器官及由此分化、再生的完整植株及其无性系或其后代。上述植物胚乳特异性表达启动子可用于培育胚乳特异性表达外源基因的植物。利用该植物胚乳特异性表达启动子培育胚乳特异性表达外源基因的植物的方法也属于本专利技术的保护范围本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种植物胚乳特异性表达启动子，其序列是下述核苷酸序列之一：１）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７０％以上同源性，且具有植物胚乳特异性表达启动子功能的ＤＮＡ序列；３）在高严谨条件下可与序列表中序列１限定的ＤＮＡ序列杂交的核苷酸序列。
【技术特征摘要】
1.一种植物胚乳特异性表达启动子，其序列是下述核苷酸序列之一1)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70%以上同源性，且具有植物胚乳特异性表达启动子功能的DNA序列；3)在高严谨条件下可与序列表中序列1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。2.含有权利要求1所述的植物胚乳特异性表达启动子的表达盒。3.含有权利要求1所述的植物胚乳特异性表达启动子的重组表达载体、转基因细胞系或宿主菌。4.权利要求1所述的植物胚乳特异性表达启动子在培育转基因植物中的应用，所述转基因植物中的外源基因是在胚乳中特异性表达的。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于所述培育转基因植物，是将所述外源基因连接于...
【专利技术属性】
技术研发人员：曲乐庆，徐秀萍，董祥柏，柴志坚，
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
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