组成型合成植物启动子以及使用方法技术

在植物中（in?planta）对转基因表达的控制取决于影响mRNA转录本的转录和翻译两者的基因元件。本发明专利技术描述了来自四种不同植物病毒的DNA元件的组合，这些元件在转基因植物中作为mRNA转录本的转录激活子和翻译增强子起作用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生物技术，具体地植物生物技术的领域。
技术介绍
在农业生物技术中，可以根据人们的需要对植物进行修饰。实现这一点的一种方式是通过使用现代基因工程技术。例如，通过将感兴趣的基因引入到一种植物中，可以对该植物进行特异性修饰用来表达一种令人希望的表型性状。为此，最通常地用包含一个启动子区、一个编码区以及一个终止区的异源基因来转化这些植物。当对异源基因进行基因工程化用于在植物中进行表达时，启动子的选择通常是一个关键因素。虽然组成地表达某些基因可能是令人希望的(即在任何时候遍及该植物并且在大多数组织和器官中)，其他基因仅应答于特定刺激是更令人希望表达的或限于特定细胞或组织中。 已经显示的是与其他启动子相比较某些启动子能够以更高的速率指导RNA合成。这些称为“强启动子”。已经显示某些其他启动子仅在特定类型的细胞或组织中以更高的水平指导RNA合成，并且通常称为“组织特异性启动子”或“组织优先型启动子(tissue-preferred promoters)”,如果这些启动子优先地在某些组织中指导RNA合成(RNA合成可以在其他组织中以降低的水平发生)。因为引入到植物中的一个嵌合基因(或多个基因)的表达模式是使用启动子来控制的，在分离出能够控制一个嵌合基因(或多个基因)在特定组织类型中以某些水平或在特定的植物发育阶段表达的新型启动子方面存在持续的兴趣。某些启动子能够横跨植物的所有组织以相对类似的水平指导RNA合成。这些称为“组成型启动子”或“组织依赖型”启动子。根据它们指导RNA合成的效力，可以将组成型启动子分成强、中等和弱类型。因为在许多情况下必需在植物的不同组织中同时表达一种嵌 合基因(或多个基因)用以得到该基因(或多个基因)的希望的功能，组成型启动子在这方面是尤其有用的。虽然许多组成型启动子已经从植物和植物病毒中被发现并且被表征，在分离出能够控制一种嵌合基因(或多种基因)以不同水平表达和在同一转基因植物中的多基因表达(用于基因堆叠(gene stacking))的更加新型的组成型启动子(合成的或天然的)方面仍然存在持续的兴趣。最常用的启动子是胭脂碱合酶(NOS)启动子(Ebert et al. Proc. Natl. Acad.Sci. USA 84:5745-5749(1987));章鱼碱合酶(OCS)启动子；花椰菜花叶病毒启动子，例如花椰菜花叶病毒(CaMV) 19S 启动子(Lawton et al. Plant Mol. Biol. 9:315-324 (1987))；来自核酮糖二磷酸轻化酶(rubisco)小亚基的光诱导型启动子(Pellegrineschi etal. Biochem. Soc. Trans. 23 (2) : 247-250 (1995) ) ；Adh 启动子(Walker et al. Proc. Natl.Acad. Sci. USA 84:6624-66280(1987))。蔗糖合酶启动子(Yang et al. Proc. Natl. Acad.Sci. USA 87:414-44148(1990) ) ;R 基因复合体启动子(Chandler et al. Plant Cell1:1175-1183(1989));叶绿素a/b结合蛋白基因启动子等。同源依赖性基因沉默(HDGS)和同源依赖性雄性不育(HDMS)是植物基因工程策略中关注的问题，且被认为是由同源转基因和启动子序列的多重拷贝引起的。转基因沉默可以在转录和转录后水平上发生(Venter, M(2007). Trends Plant Sci. 12(3) :1360-1385 ；Meyer,P and Saedler, H. (1996)Homology dependent gene silencing in plants.Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 47, 23-48 ；Kooter, J. M. et al. (1999)Listening to the silent genes: transgene silencing, gene regulation, and pathogencontrol. Trends Plant Sci. 4，340-345)。重复使用具有相同核心序列以及同源插入区的顺式作用元件(在一个功能结构域中)可能引起转录因子耗尽，因此降低了内源基因表达(Bhullar, S. et al. (2003)Strategies for development of functionallyequivalent promoters with minimum sequence homology for transgene expressionin plant:cis-elements in a novel DNA context versus domain swapping. PlantPhysiol. 132，988-998)。因此，在用于能够表达不诱导HDGS或HDMS的异源序列的合成植物启动子的工业中存在当前的需要。在此披露的合成启动子的一部分能够在不诱导HDGS和HDMS的情况下起作用。另外地，在本行业中对于使用HDGS或HDMS作为在大田中选择杂合植物的手段存在需要。在此披露的合成启动子的一部分能够诱导HDGS和HDMS。
技术实现思路
本专利技术一方面是在植物细胞中起作用的一种合成植物启动子，其中该合成植物启动子的5’末端是来自玄参花叶病毒的一种增强子或来自烟草花叶病毒的一种增强子，并且其中当该5’末端是来自玄参花叶病毒的增强子时，该合成植物启动子的3’末端是来自烟草花叶病毒的增强子，或者当该5’末端是来自烟草花叶病毒的增强子时，该3’末端是来自玄参花叶病毒的增强子。在另一方面，该合成植物启动子具有一种任选的Kozak序列，该序列延伸超出该合成植物启动子的3’末端。在该合成植物启动子的另一方面,该来自玄参花叶病毒的增强子包含SEQ IDNO : I并且该来自烟草花叶病毒的增强子包含SEQ ID NO :2。在本专利技术的又另一方面中，该合成植物启动子包含SEQ ID N0:3。在又另一个方面，该合成植物启动子包含SEQ ID NO :4。在本专利技术的另外又另一方面中，该合成植物启动子包含SEQID N0:5。在另一方面，该合成植物启动子包含SEQ ID NO :6。在又另一方面中，该合成植物启动子包含SEQ ID N0:7。在另外又另一方面中，该合成植物启动子包含SEQ ID NO :8。在又另一方面中，该合成植物启动子包含SEQ ID N0:9。本专利技术的另一方面是构建在植物中起作用的合成植物启动子的一种方法，包括以下步骤(a)获得来自玄参花叶病毒的一种增强子和来自烟草花叶病毒的一种增强子，以及任选地选自下组的一种或多种核苷酸序列，其组成为增强子、启动子、外显子、内含子、和其他调节序列；(b)可操作地连接该来自玄参花叶病毒的增强子、该一种或多种任选的核苷酸序列、以及该来自烟草花叶病毒的增强子，因此产生在植物中起作用的合成植物启动子，其中该合成植物启动子的5’末端是来自玄参花叶病毒的增强子或来自烟草花叶病毒的增强子，并且其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.05 US 61/292,2391.一种在植物细胞中起作用的合成植物启动子，其中该合成植物启动子的5’末端是来自玄参花叶病毒的一种增强子或来自烟草花叶病毒的一种增强子，并且其中当该5’末端是来自玄参花叶病毒的增强子时，该合成植物启动子的3’末端是来自烟草花叶病毒的增强子，或者当该5’末端是来自烟草花叶病毒的增强子时，该3’末端是来自玄参花叶病毒的增强子。2.如权利要求I所述的合成植物启动子，其中，一种可任选的Kosak序列延伸超过该合成植物启动子的3’末端。3.如权利要求I所述的合成植物启动子，其中该来自玄参花叶病毒的增强子包含SEQID NO :I并且该来自从烟草花叶病毒的增强子包含SEQ ID NO :2。4.如权利要求3所述的合成植物启动子，其中该合成植物启动子包含SEQID N0:3。5.如权利要求3所述的合成植物启动子，其中该合成植物启动子包含SEQID N0:4。6.如权利要求3所述的合成植物启动子，其中该合成植物启动子包含SEQID N0:5。7.如权利要求3所述的合成植物启动子，其中该合成植物启动子包含SEQID N0:6。8.如权利要求3所述的合成植物启动子，其中该合成植物启动子包含SEQID N0:7。9.如权利要求3所述的合成植物启动子，其中该合成植物启动子包含SEQID N0:8。10.如权利要求3所述的合成植物启动子，其中该合成植物启动子包含SEQID N0:9。11.一种构建在植物中起作用的合成植物启动子的方法，该方法包括以下步骤 a)获得来自玄参花叶病毒的一种增强子和来自烟草花叶病毒的一种增强子，以及可任选地一种或多种选自下组的核苷酸序列，其组成为增强子类、启动子类、外显子类、内含子类、Kozak序列类、以及其他调节序列类； b)可操作地连接该来自玄参花叶病毒的增强子、该一种或多种可任选的核苷酸序列、以及该来自烟草花叶病毒的增强子，因此产生在植物中起作用的合成植物启动子，其中该合成植物启动子的5’末端是来自玄参花叶病毒的增强子或来自烟草花叶病毒的增强子，并且其中当所述5’末端是来自玄参花叶病毒的增强子时，该合成植物启动子的3’末端是来自烟草花叶病毒的增强子，或者当所述5’末端是来自烟草花叶病毒的增强子时，该合成植物启动子的3’末端是来自玄参花叶病毒的增强子，并且其中该一种或多种可任选的核苷酸序列定位在这些增强子之间。12.如权利要求11所述的方法，其中该来自玄参花叶病毒的增强子包含SEQID N01并且该来自烟草花叶病毒的增强子包含SEQ IDNO :2。13.如权利要求11所述的方法，其中步骤(b)的产物包含SEQIDNO :3。14.如权利要求11所述的方法，其中步骤(b)的产物包含SEQIDNO :4。15.如权利要求11所述的方法，其中步骤(b)的产物包含SEQIDNO :5。16.如权利要求11所述的方法，其中步骤(b)的产物包含SEQIDNO :6。17.如权利要求11所述的方法，其中步骤(b)的产物包含SEQIDNO :7。18.如权利要求11所述的方法，其中步骤(b)的产物包含SEQIDNO :8。19.如权利要求11所述的方法，其中步骤(b)的产物包含SEQIDNO :9。20.一种在植物、植物细胞或植物组织中表达异源基因的方法，包括 a)根据权利要求10所述的方法构建一种合...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·希普斯金德，
申请(专利权)人：先正达参股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：