一種植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscold1及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscold1及其應(yīng)用。本發(fā)明還提供了含有該啟動子的表達(dá)盒、植物表達(dá)載體、宿主菌和轉(zhuǎn)化子。具體而言，本發(fā)明將上述啟動子應(yīng)用在植物轉(zhuǎn)基因工程中。本發(fā)明提供的啟動子可以在冷誘導(dǎo)的條件下啟動外源基因在植物中表達(dá)，適用于任何植物，尤其能夠驅(qū)動外源基因在水稻植株中誘導(dǎo)表達(dá)，因此可以用于提高和改善水稻的生長特性，從而培育出理想的耐冷水稻品種。
【專利說明】一種植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物技術(shù)和植物基因工程【技術(shù)領(lǐng)域】。具體而言，本發(fā)明涉及一種植物冷誘導(dǎo)基因表達(dá)啟動子及其應(yīng)用，該啟動子能夠在水稻轉(zhuǎn)基因調(diào)控體系中在冷誘導(dǎo)條件下驅(qū)動目標(biāo)基因在植株中表達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]水稻起源于熱帶亞熱帶地區(qū)，是世界上一種重要的糧食作物。水稻從種子發(fā)芽到成熟的整個生長發(fā)育期間都可能受到低溫冷害，具體表現(xiàn)為種子發(fā)芽不良、生長發(fā)育受抑制或拖延、減數(shù)分裂期和花粉形成期低溫引起不育、開花期的拖延和受精不良、結(jié)實率下降等。其中苗期冷害會使植株枯黃、分蘗減少，嚴(yán)重時可引起植株生長發(fā)育遲緩，進(jìn)而導(dǎo)致減產(chǎn)或絕收，所以低溫會破壞性地降低其產(chǎn)量。因此，解決水稻冷害問題對于世界食物安全、促進(jìn)水稻產(chǎn)區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。隨著分子生物學(xué)和基因組學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)代生物技術(shù)開始廣泛用于水稻等糧食作物的遺傳改良。[0003]隨著耐冷基因研究的不斷深入和耐冷相關(guān)基因的克隆，水稻的轉(zhuǎn)基因研究也在不斷的進(jìn)行中。仲康等(2007)將鋅指蛋白類似蛋白OsCOIN基因在水稻中過量表達(dá)使轉(zhuǎn)基因水稻中脯氨酸含量升高，提高植物的耐冷性。張紅生等(2009)將水稻鋅指蛋白ZFP245基因在水稻中過量表達(dá)，發(fā)現(xiàn)超量表達(dá)ZFP245基因水稻在冷脅迫下使脯氨酸積累相關(guān)基因0sP5CS和脯氨酸轉(zhuǎn)運基因OsProT基因的表達(dá)量提高，促使脯氨酸的量增加，增強植物的耐冷性。余淑美等(2010)發(fā)現(xiàn)MYBS3超量表達(dá)水稻能在4°C條件下處理后可以存活，且不影響其主要農(nóng)藝性狀。另外，對一些包括DREB/CBF、NAC等轉(zhuǎn)錄因子的過量表達(dá)可以提高水稻的耐冷性。
[0004]目前，植物耐冷基因工程迫切需要解決的問題就是需要更廣泛的種子資源，尋找更多的耐冷基因，而采用植物基因工程技術(shù)手段提高植物的耐冷能力是耐冷研究的重要途徑。
[0005]我國水稻資源豐富，從水稻種發(fā)掘、定位、克隆耐冷相關(guān)基因及其冷誘導(dǎo)啟動子，將對水稻生產(chǎn)具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種驅(qū)動外源基因在冷誘導(dǎo)條件下特異性表達(dá)的啟動子、獲得含有該啟動子序列的轉(zhuǎn)化子以及該啟動子的應(yīng)用。其中，本文中所涉及的“植物”是指單子葉植物，例如水稻、小麥、玉米、大麥、高粱或燕麥，優(yōu)選為水稻。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl，所述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl包含序列表中SEQ ID No:1所示的DNA序列。序列表中SEQ ID No:1所不的DNA序列為來源于日本晴水稻(Oryza sativa L cv.Nipponbare)的水稻冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子，本文中稱為Poscoldl或啟動子Poscoldl。
[0008]優(yōu)選地，本發(fā)明提供的植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子的DNA序列為SEQ ID No:1所示的序列，即Poscoldl或啟動子Poscoldl。
[0009]另一方面，本發(fā)明提供一種植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl，其DNA序列與SEQID No:1所示的DNA序列有至少80%同源性；或者,所述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl為在SEQ ID No:1所示的DNA序列中添加、取代、插入或缺失一個或一個以上核苷酸生成的突變體或等位基因或衍生物；或者所述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl具有與SEQ ID No:1所示的DNA序列雜交的產(chǎn)物。這些植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl序列與SEQ ID No:1所示的DNA序列具有相同功能，即驅(qū)動目標(biāo)基因在冷誘導(dǎo)條件下在植物中特異性表達(dá)。
[0010]另一方面，本發(fā)明還提供一種包含上述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子的表達(dá)盒。
[0011]又一方面，本發(fā)明還提供一種重組表達(dá)載體，所述重組表達(dá)載體包含上述的植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子，在所述重組表達(dá)載體中，所述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子連接于待表達(dá)的基因序列的上游；優(yōu)選地，所述待表達(dá)的基因為Gus基因，所述重組表達(dá)載體為pCAMBIA1381-Poscoldl，該重組表達(dá)載體為將SEQ ID No:1所示的序列即Poscoldl或啟動子Poscoldl構(gòu)建于pCAMBIA1381中得到的重組表達(dá)載體，本文中稱為pCAMBIA1381-Poscoldl。
[0012]另一方面，本發(fā)明還提供一種宿主菌，所述宿主菌包含本發(fā)明提供的上述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子、上述表達(dá)盒、或上述重組表達(dá)載體；優(yōu)選地，所述宿主菌為根癌農(nóng)桿菌。
[0013]另一方面，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)化子，所述轉(zhuǎn)化子包含本發(fā)明提供的上述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子、上述表達(dá)盒、上述重組表達(dá)載體、或上述宿主菌。其中，所述轉(zhuǎn)化子優(yōu)選為轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系、愈傷組織或植株。
[0014]再一 方面，本發(fā)明提供上述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子在培育轉(zhuǎn)基因植物中的應(yīng)用。所述應(yīng)用包括將本發(fā)明提供的上述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子連接于載體的待表達(dá)的基因序列上游(例如，將所述啟動子序列置于目標(biāo)基因之前)，從而構(gòu)建重組表達(dá)載體，將所述重組表達(dá)載體轉(zhuǎn)化到植物細(xì)胞、組織或器官中進(jìn)行培育。
[0015]并且優(yōu)選地，所述應(yīng)用可以用于改良植物生長特性，所述植物為單子葉植物，例如水稻、小麥、玉米、大麥、高粱或燕麥，優(yōu)選為水稻。
[0016]本發(fā)明中所提供的啟動子的DNA序列為(與序列表中SEQ ID No:1中相同):
[0017]TGACTTAGTAATGATAACAACAi CAGTACTTATTAGGAGCATTACAGCACCATAGTCACTAACCAAGATGTTCTTAAACTTCTAATAAAACTGCATCCCCTTCTCAGGGAGTAAAGAAAAGCAAGCAAGCCTACTCAAGCACTTGGTCACAAGTTAGAGCAGCATTAATTTGAAACTATTATTGAAATGGCATCATATTATATAATGTAAAAATGCCAGCTAGTTCCTCTTTCATTTCTGTCTCCTGTGTCAAAACACAATTTATTTTCAACTCCATTACTTGCAGACAACAGGCTCACCAACTATCAGATAGATTGGTAAAAGAAAATACAACAGTTTATAGACCATCGCAGTTGAATGTGAATATAATACATGGTGTGGGGGATCAAGAAATTGCATAGTGCTGTAACCACCTGTAACTACAATGCTTCCTAGCTAAATTCATTCCTCAATACAACTATAAAATAGGACAAAAATGGCACCCATATATTACAAATATCTACTTGACTGGTTCTCTGAAACAAGCGTACCGTGCATTCAAAGCCTACAACACTACTGCGCATACTGACTGAAACAACAATAGTAGAAACTAGTCCAGCTTAAGAAGAGAGAAAAAACTTACTGCTCTATCTGGTACCCCTGGTGGTCCATCAAGCACCTTTATGCGAGCTCTGGACTCCTCACACATTTTCTTG ATAAACTCCCCTTTTCGGCCAATGACAGCGCCCACTTTTTGGGCTGGAACAAGTATACGGAACACACTTTCTCCAGGCCAACCTGGCCATTTCTTCTCATCAGTTACTGCATTGGCCTGCTGCTCTCCCTGAGCTTCTCCACCATAGGCATGCCCTTCTTCTGAGGGGATAGCTTGGTCCTCTTCATGCTGATGCCCCACATTTCCATCATTTATGTTCACCTGATCTTCATTGTATGGGATCCCTGATTCTTCATAGCTTGAGTCTTTGGTTTCTTCGTCATATGTATTTTCTGGAT
【權(quán)利要求】
1.一種植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl，其特征在于，所述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl包含SEQ ID No:1所示的DNA序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl，其特征在于，所述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl的DNA序列為SEQ ID No:1所示的序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl，其特征在于，所述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl的DNA序列與SEQ ID No:1所示的DNA序列有至少80%同源性； 或者，所述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子為在SEQ ID No:1所示的DNA序列中添加、取代、插入或缺失一個或一個以上核苷酸生成的突變體或等位基因或衍生物； 或者，所述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl具有與SEQ ID No:1所示的DNA序列雜交的產(chǎn)物。
4.一種表達(dá)盒,其特征在于,所述表達(dá)盒包含權(quán)利要求1-3中任意一項所述的植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl。
5.—種重組表達(dá)載體,其特征在于,所述重組表達(dá)載體包含權(quán)利要求1-3中任意一項所述的植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl，在所述重組表達(dá)載體中，所述植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl連接于載體中待表達(dá)的基因序列的上游； 優(yōu)選地，所述待表達(dá)的基因為Gus基因，所述重組表達(dá)載體為pCAMBIA1381-Poscoldl，其中pCAMBIA1381為植物雙元表達(dá)載體。
6.—種宿主菌，其特征在于，所述宿主菌包含權(quán)利要求1-3中任意一項所述的植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl、權(quán)利要求4所述的表達(dá)盒、或根據(jù)權(quán)利要求5所述的重組表達(dá)載體，其中，所述宿主菌為根癌農(nóng)桿菌。`
7.一種轉(zhuǎn)化子，其特征在于，所述轉(zhuǎn)化子包含權(quán)利要求1-3中任意一項所述的植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl、權(quán)利要求4所述的表達(dá)盒、或根據(jù)權(quán)利要求5所述的重組表達(dá)載體、或者權(quán)利要求6所述的宿主菌。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl在培育轉(zhuǎn)基因植物中的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用包括:將根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的植物冷誘導(dǎo)表達(dá)啟動子Poscoldl連接于載體中待表達(dá)的基因序列上游，從而構(gòu)建重組表達(dá)載體；將所述重組表達(dá)載體轉(zhuǎn)化到植物細(xì)胞、組織或器官中進(jìn)行培育。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用用于改良植物生長特性，所述植物為單子葉植物:水稻、小麥、玉米、大麥、高粱或燕麥。
【文檔編號】C12N15/82GK103849621SQ201410111492
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】魏鵬程, 楊劍波, 李娟 , 李 浩, 楊亞春, 李莉, 張銀萍, 秦瑞英, 馬卉, 倪大虎 申請人:安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所