一种水稻雄蕊特异表达启动子OsAnth2及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物技术和作物基因工程技术领域。具体而言，本发明涉及一种水稻 雄蕊特异表达启动子及其应用，该启动子能够在作物基因工程中驱动目标基因在雄蕊中特 异表达，从而可在不影响其他组织部位生理活动的情况下达到通过改变雄蕊结构特性改良 水稻育性的目的。
【背景技术】
[0002] 启动子是一段供RNA聚合酶定位用的DNA序列，通常位于基因编码区的上游。一旦 RNA聚合酶定位并结合在启动子上即可启动转录过程，它与RNA聚合酶以及其它蛋白辅助因 子等反式元件的相互作用是基因表达调控模式的实质。在启动子上游通常会有一些特殊的 DNA序列，即顺式作用元件，转录因子与之结合从而激活或抑制基因的转录。因此启动子是 基因表达所必需的，从某种意义上讲其序列特征和一些特异转录因子的相互作用决定了外 源基因表达的空间、时间和表达的强度等。深入研究这些启动子不仅有助于阐明植物形态、 发育、代谢途径等基础理论，而且具有广泛的应用价值。
[0003] 此外，利用高效的组织特异型启动子代替组成型启动子，改良水稻的抗性或品质， 使一些表达毒性蛋白的目的基因尽量在水稻的营养器官表达，而不在生殖器官表达，从而 增加转基因水稻的食用安全性和环境安全性，降低组成型启动子表达所造成的能量损失， 以及对环境和水稻本身带来的不良影响，是水稻转基因工作今后将要解决的一个重要问 题，也是转基因水稻从实验室走向大田生产的必要前提。
[0004] 水稻的雄蕊是水稻的生殖器官，是雄性配子体产生的器官，与水稻穗的发育、育种 及水稻的产量等密切相关。因此在水稻组织特异型启动子的研究领域中，雄蕊特异型启动 子是人们最为关注的启动子之一。但是目前所发现的雄蕊特异型启动子的遗传资源并不是 十分丰富，限制了人们对雄蕊性状改良能力的提升。因此，本发明希望提供一种水稻雄蕊特 异表达启动子，用于驱动目标基因在雄蕊中特异性表达，达到改良育性的目的。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种驱动外源基因在水稻雄蕊特异表达的启动子、获得含有 该启动子序列的转化子以及该启动子的应用。
[0006] 为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种水稻雄蕊特异表达启动子，其DNA序 列与SEQ ID No: 1所示的DNA序列有80%或90%以上的同源性;或者，所述水稻雄蕊特异表 达启动子为在SEQ ID No: 1所示的DNA序列中添加、取代、插入或缺失一个或一个以上核苷 酸生成的突变体或等位基因或衍生物；或者所述水稻雄蕊特异表达启动子具有与SEQ ID No:1所示的DNA序列杂交的产物。这些水稻雄蕊特异表达启动子序列与SEQ ID No: 1所示的 DNA序列具有相同功能，即驱动目标基因在水稻雄蕊中表达。
[0007] 优选地，所述水稻雄蕊特异表达启动子包含序列表中SEQ ID No: 1所示的DNA序 列。序列表中SEQ ID No:l所示的DNA序列为来源于日本晴水稻（Oryza sativa L cv. Nipponbare)的序列，本文中称为OsAnth2或启动子OsAnth2。具体而言，本申请的发明人 从日本晴水稻(Oryza sativa L cv.Nipponbare)分离克隆得到了序列表中SEQ ID No:l所 示的DNA序列，并发现这段1907bp的DNA序列具有驱动目标基因在水稻雄蕊特异表达的作 用。
[0008] 优选地，本发明提供的水稻雄蕊特异表达启动子的DNA序列为SEQ ID No: 1所示的 序列，即0sAnth2或启动子0sAnth2。
[0009] 另一方面，本发明还提供一种包含上述水稻雄蕊特异表达启动子的表达盒。
[0010] 又一方面，本发明还提供一种重组表达载体，所述重组表达载体包含上述的水稻 雄蕊特异表达启动子，在所述重组表达载体中，所述水稻雄蕊特异表达启动子连接于待表 达的基因序列的上游；优选地，所述待表达的基因为GUS基因，所述重组表达载体为 pCAMBIA1391-〇sAnth2,该重组表达载体为将SEQ ID No:l所示的序列即0sAnth2或启动子 0sAnth2构建于pCAMBIAl 391中得到的重组表达载体，本文中称为pCAMBIAl 391 -0sAnth2。
[0011] 或者待表达基因可以为任何对水稻的雄蕊性状具有改善能力的基因。通过本发明 的启动子驱动该基因在雄蕊中特异性地集中表达，从而实现针对性改善作物雄蕊相应性状 的功能，而不会对植物体内其他组织或器官带来任何不利影响。
[0012] 再一方面，本发明提供上述水稻雄蕊特异表达启动子在培育转基因作物中的应 用。所述应用包括将本发明提供的上述水稻雄蕊特异表达启动子连接于载体的待表达的基 因序列上游(例如，将所述启动子序列置于/插入目标基因之前），从而构建重组表达载体， 将所述重组表达载体转化到水稻细胞、组织或器官中进行培育。
[0013] 再一方面，所述应用可以改良作物生长特性，所述作物为禾谷类作物:水稻、小麦、 高粱、大麦、燕麦、黑麦等;优选为水稻。
[0014] 优选地，所述应用包括：
[0015] A)、以水稻品种日本晴DNA为模板，利用正向引物、反向引物扩增所述水稻雄蕊特 异表达启动子0sAnth2;
[0016] B)、将所扩增的目的片段与目标基因相连，进而获得相应重组载体；
[0017] C)、利用冻融法将所获得的重组载体转入根癌农杆菌中；
[0018] D)、通过农杆菌介导方法利用所获得的根癌农杆菌对成熟水稻种子进行遗传转 化；
[0019] E)、利用转化后的水稻种子培育相应的水稻植株。
[0020] 本发明中所提供的启动子的DNA序列为(与序列表中SEQ ID N〇:l中相同）：
[0021 ] g^CgCrGXO^^CTGTr^CCrgTTTGTACTGTTTAGGTGGGGAGCCAGGTAAACATAAAATTCAG GGAATAGGGCCAGGACTCATACCTGATATGTTGGACACCTCGGTCATCGATGAAGTCGTCACGGTAAACACTGATGA AGCAATGGTGAATGCAAGGAGGCTGGCAATGGAAGAGGGCCTCCTTATGGGCATTTCTTCTGGGGCAAACCTGGCAG CTTGCTTGAAGGTTCAAAATCTCCTAGCAACTCATCTGTCTGAATGTTTATTCCTTTTCTTATCTCTAGTAATCTTC TCCTATCGAAAATTTTTGCACATCCTTTCCTCTAATAACATTGAAATCTCAAATGCATATTTAGGTCGCGTCGAGAG AGGAAAACAAGGGGAAGATGATTGTCACCATGTTCCCAAGCGGGGGTGAGAGGTACATGAACTCTGACCTCTTTGCA GCTGTGAGAGAGGAATGCAATGCCATGACATTTTAATCTCACTGGTTGTTCAGAAGAATCAAGAACAGTTATGTGTA AAACTATAGGAGGGTAACTTGTACCACAATGTACACATAGCACGATCTTGCAAAGGGATTTATCGGCAAGGAGCCAA AGAATTTGTACGAATTGTATATTTGTACTAGTCATTAGTCAATAAATAAATGAAATAATTTGCTCACTTCGTGTGAG TAAATTTCGGAAAACTACATATACTTGTCATAAACTACAGATCAAATGATATTATCATAAAACTACCAATTTAGAGC CCTTTTGAATTGGAGGATTGCCATAAGAATTTTAGAGAATTCAATTTCCTAAGGAATTTTGCATATGAAACCCTTTG ATTCATAGAAAAGTATAGGAAATTTTTCATAGGATTACATTCCTATAGCTCAATTTCACATGAAAATAAGCAAGAGG TTTAACCTCTTGAAAACTTTTATTTGCTTTATTTGTTTCCTATGGTACTACCAAAGGGACTCTTTATATTTTTTTTT GTGTCTTCCATTCCTATAGAATTAGGAAAACATGTCAATTCGATTCCTACGTTTTTCC