一种启动子BgIosP522及其制备方法和用途的制作方法

专利名称：一种启动子BgIosP522及其制备方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及基因调控领域。具体而言，本发明涉及一种启动子，具体是水稻的启动 子BgIosP522，以及所述启动子的制备方法。本发明还涉及所述启动子在调控单子叶植物或 双子叶植物中目的基因表达的用途。
背景技术：
启动子是基因的一个组成部分，通常位于结构基因5’端上游，是RNA聚合酶识别、 结合和开始转录的一段DNA序列。启动子能够指导全酶(holoenzyme)同模板正确结合，活 化RNA聚合酶，启动基因转录，从而控制基因表达(转录)的起始时间和表达的程度。在转 基因植物中，启动子是影响转基因表达效率的重要因素之一，选择高效率的启动子是高效 率表达外源基因的关键。根据启动子的转录模式可将其分为3类组成型启动子、组织或器官特异性启动 子和诱导型启动子。所谓组成型启动子是指在组成型启动子调控下，不同组织器官和发育 阶段的基因表达没有明显差异，因而称之组成型启动子。双子叶植物中最常使用的组成型 启动子是花椰菜花叶病毒(CaMV) 35S启动子。另一种高效的组成型启动子CsVMV是从木薯 叶脉花叶病毒(cassava vein mosaic virus)中分离的。人们高度重视从植物本身克隆组成型启动子。例如肌动蛋白(actin)和泛素 (ubiquitin)等基因的启动子已被克隆。用这些启动子代替CaMV 35S启动子，可以更有效 地在单子叶植物中驱动外源基因的转录。Naomi等分别从拟南芥的色氨酸合酶β亚基基因 和植物光敏色素基因中克隆了相应启动子，用其代替CaMV 35S启动子，在转基因烟草中也 取得了很好的表达效果(Plant biotechnology, 2002,19(1) :19-26)。单子叶植物基因中常见的启动子有山bi启动子(Plant ubiquitin promoter)、 Actin 启动子(Plant Actin promoter)禾口 Adh-I 启动子(Maize alcohol dehydrogenase lpromoter)。Ubi启动子以其启动效率高、甲基化程度低、遗传性状稳定等因素而倍受青睐。目 前，已经从很多泛素基因中分离得到启动子序列，包括玉米基因组中的WDi-I启动子、水稻 泛素RUBQ2启动子、拟南芥泛素启动子、向日葵泛素WdBI启动子、烟草泛素Ubi. U4启动子、 马铃薯泛素证丨7启动子、番茄泛素W^il-I启动子，大麦泛素Mubl启动子。玉米泛素W^i-I 启动子已经广泛地应用于玉米、小麦、水稻等单子叶植物中，水稻泛素RUBQ2启动子在水稻 和甘蔗中也有较多的应用。Actin启动子1990年由康奈尔大学的McElroy等首次在水稻中发现，属于强组成 型启动子。Actin启动子在单子叶禾本科中作用显著，但是邻近科属的植物中的基因调控功 能却十分不理想。因此，许多相关研究通过其他单子叶植物寻找Actin启动子，并成功在香 蕉、甜瓜、玉米和拟南芥中陆续发现。Actin启动子由于对基因表达的强调控作用，在单子叶 植物优良性状的转基因中已经得到越来越广泛的应用。Adh-I启动子调控乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase)基因，对植物在缺氧环境下乙醇脱氢酶的表达至关重要。Adh-I启动子对单子叶植物特别是谷类植物如水稻、燕麦 和大麦，和少部分双子叶植物如烟草，基因的调控功能比花椰菜花叶病毒CaMV 35S启动子 提高10-50倍。Adh-I启动子主要应用于单子叶植物，对绝大部分双子叶植物基因表达的调 控效果都很有限。单子叶植物是被子植物的主要类群，单子叶植物中的禾本科、百合科、棕榈科和天 南星等，是非常重要的农业作物。单子叶植物基因的强效启动子，能够调控植物高效率表达 具有特殊性状的外源基因，对优良作物的分子育种研究意义重大。在强效启动子相关研究领域，发现并验证了许多单子叶植物的启动子。此外，双子 叶植物中的一些强效启动子如CsVMV启动子、番茄E8启动子、白藜芦醇合酶基因Vstl启动 子等高效启动子，在单子叶植物中也有很强的基因调控作用。尽管已经有上述已知的单子叶植物的启动子，本发明人通过对水稻基因组的深入 研究，提供了一种新的单子叶植物启动子，所述启动子能够用于调控单子叶植物和双子叶 植物中目的基因表达，同时为研究单子叶植物和双子叶植物中目的基因表达提供了一种新 的工具和选择。

发明内容
在第一方面中，本发明提供了一个具有启动子活性的启动子基因BgIosP522。所述 启动子的核苷酸序列如SEQ ID N0:1所示。TAGGTGCCATCTACCAACTTGGATCTCTGATATCAATGTTTTTGGTGGGTAGTAGAATAATATGTCAT TTATGTTTGTTTTTTGGCCTTCAATTTTCTCAATCATCTTTCACTCTGATTATGTGCATGATTTCTCCCATCCTTG TATTACATTCAGTAGCTTCAGACATATTAGTGGAGCTAGGGAAAGGCATATCTATCCTAATTGTGATTATCATAT CAAGTGCTACCACAGATGATCTGCAAGACTACTACATGGCTGGAATTGTTTGAAGGCACTCTTGGCATAGACTTG TCAAATTAGTGGTGAATATGTCTTCTGCAGCCATCTGTCTCCTGATCTACTAGAACAATGTGTGCCACAGAAGGG ACCCAGCATACAACAAACAACTCACTGCTGGAGTTGTTATCACCCAAACACCAACAGGAAATTCTTGTGAATTTC AATGGTCAGGACAGGTTCATGGATGTCATATATCAGGACATCTCCACCGTCGAAACTCGAAAGACGCCTATGGGC AACAGTTCCTGGTGAAATGCACCCACAGAAAGCCAGAATTCTTCATCATCCAGCCAGGGATGATCCTTATTTATG GACCGCGTATCGCGAAGAAGAAAAAACTCTGTTTTTACATGGTACACAAAAAAAAGGGAAAGGAAAATCATGGGG AGGAAATCATGTTGCCAGGGTCAGGACAAAGGAGGTGGTGGCAAGAGGATTGGAGCAACCAAAGCAGAGCCATTC ATATCCAGGAGGCCAACCTCCACCTCACAACTCATATCCCTTTTGCCCTTAAATCTGAGAAGTTGCTGCACTTCT CACCCCCCCTCTAAGGAAAGACTGCAAAGAAAAGGCCTGTGTCAAGGAGAGGGTAGTAGCACCTTGCTCTCCTTT GCCTTCAGAGAAACCGGAAGCACC(SEQ ID NO :1)。在一个实施方案中，本发明涉及含有选自以下任意一组并具有启动子功能的核苷 酸序列的启动子a、SEQ ID NO 1所示的核苷酸序列；b、与SEQ ID NO 1互补的核苷酸序列；C、在高等严紧条件下能够与上述a或b的核苷酸序列杂交的核苷酸序列；d、对上述a或b所示核苷酸序列进行一个或多个碱基的置换、缺失、添加修饰的核 苷酸序列；以及e、与上述a或b所示核苷酸序列具有至少90%同一性的核苷酸序列。
在第二方面中，本发明提供了一种核酸构建体，所述核酸构建体包含本发明的启 动子以及与启动子可操作连接的基因序列，其中所述启动子与所述基因序列来源相同或者 不同。在第三方面中，本发明提供了一种载体，所述载体包含本发明的启动子或核酸构 建体。在一个实施方案中，所述质粒是PMD18-T质粒或p8质粒。在一个实施方案中，所述 启动子或核酸构建体序列位于KpnI酶切位点和SbfI酶切位点之间。在第四方面中，本发明提供了一种包含本发明的启动子、核酸构建体或载体的重 组细胞。在一个实施方案中，所述重组细胞为重组大肠杆菌细胞或重组农杆菌细胞。在另 一个实施方案中，所述菌株是根癌农杆菌EHA105-P522。在一个实施方案中，本发明提供了 一种包含本发明的启动子、核酸构建体、载体或重组细胞的植物愈伤组织、植物外植体或植 物。在一个实施方案中，所述植物愈伤组织是水稻愈伤组织。在一个实施方案中，所述植物 是单子叶植物或双子叶植物，优选稻属或烟草属，更优选水稻或烟草，最优选水稻日本晴或 烟草NC89。在第五方面中，本发明提供了一种制备SEQ ID NO :1所示的启动子序列的方法，包 括以水稻日本晴基因组DNA为模板，使用一对扩增引物进行扩增。在一个实施方案中，所 述扩增引物根据SEQ ID NO :1在水稻日本晴gDNA中的序列分别针对首尾进行设计。在另 一个实施方案中，所述扩增引物是SEQ ID NO :2和SEQ ID NO :3。在一个实施方案中，所述 扩增引物5’端还连接一段限制性酶切位点和/或保护碱基。例如，所述扩增引物是SEQ ID NO 4和SEQ ID NO :5，其中SEQ ID NO 4和SEQID NO 5的5，端分别含有KpnI酶切位点 和SbfI酶切位点。在第六方面中，本发明提供了 SEQ ID NO 1所示的序列用作启动子的用途。在一 个实施方案中，所述用途是调控植物中目的基因表达的用途，所述目的基因优选是GUS。在 另一个实施方案中，所述植物是单子叶植物或双子叶植物，优选稻属或烟草属，更优选水稻 或烟草，最优选水稻日本晴或烟草NC89。在第七方面中，本发明提供了一种调控基因表达方法，所述方法包括步骤将本发 明的启动子、核酸构建体、载体或重组细胞转化至植物，优选转化至植物愈伤组织，使所述 启动子位于所述基因的5’端。在一个实施方案中，所述植物是单子叶植物或双子叶植物， 优选稻属或烟草属，更优选水稻或烟草，最优选水稻日本晴或烟草NC89。为实现上述调控基因表达的目的，本发明所述的启动子可以以单拷贝和/或多拷 贝的形式应用，也可以与现有技术中已知的启动子联用。在第八方面中，本发明提供了一种制备转基因植物的方法，包括在有效产生植物 的条件下培养本发明的重组细胞、植物愈伤组织、植物外植体或植物，所述植物是单子叶植 物或双子叶植物，优选稻属或烟草属，更优选水稻或烟草，最优选水稻日本晴或烟草NC89。在第九方面中，本发明提供了本发明的启动子、核酸构建体、载体、重组细胞、植 物愈伤组织、植物外植体或植物用于调控植物目的基因表达和育种的用途，所述植物是单 子叶植物或双子叶植物，优选稻属或烟草属，更优选水稻或烟草，最优选水稻日本晴或烟草 NC89。保藏信息培养物名称烟草NC89种子。
保藏日期2010年11月12日。保藏单位湖北省武汉市武昌珞珈山武汉大学保藏中心，即中国典型培养物保藏 中心(CCTCC)。保藏编号CCTCCNO :P201017。


图1示出质粒pCAMBIA-1301的图谱。图2示出含有需要构建的多克隆位点及GUS序列的p8质粒的图谱。图3示出水稻愈伤组织gus染色的照片。以含有启动子的P8+P522重组载体的重 组根癌农杆菌介导转化的水稻愈伤组织经染色后呈现蓝色(右)。作为对照，经不含启动子 的P8质粒重组根癌农杆菌介导转化的水稻愈伤组织经GUS染色后颜色未发生变化(左)。图4示出水稻转基因苗的根gus染色的照片。以含有启动子的P8+P522重组载体 的重组根癌农杆菌介导转化的水稻苗的根经染色后呈现蓝色(右)。作为对照，经不含启动 子的P8质粒重组根癌农杆菌介导转化的水稻苗的根经GUS染色后颜色未发生变化(左)。图5示出水稻转基因苗叶gus染色照片。以含有启动子的P8+P522重组载体的重 组根癌农杆菌介导转化的水稻苗的叶经染色后呈现蓝色(右)。作为对照，经不含启动子的 P8质粒重组根癌农杆菌介导转化的水稻苗的叶经GUS染色后颜色未发生变化(左)。图6示出转基因烟草的叶gus染色的显微照片(光学显微镜，X 3)。以重组根癌 农杆菌EHA105-P522转化的烟草的叶经染色后呈现蓝色(右)。对照烟草的叶经⑶S染色 后颜色未发生变化(左)。图7示出转基因烟草根gus染色的显微照片(光学显微镜，Χ； )。以重组根癌农 杆菌EHA105-P522介导转化的烟草的根经染色后呈现蓝色(右)。对照烟草的根经⑶S染 色后颜色未发生变化(左)。
具体实施例方式在第一方面中，本发明提供了一个具有启动子活性的启动子基因BgIosP522。在一 个实施方案中，本发明涉及含有选自以下任意一组并具有启动子功能的核苷酸序列的启动 子a、SEQ ID NO 1所示的核苷酸序列；b、与SEQ ID NO 1互补的核苷酸序列；C、在高等严紧条件下能够与上述a或b的核苷酸序列杂交的核苷酸序列；d、对上述a或b所示核苷酸序列进行一个或多个碱基的置换、缺失、添加修饰的核 苷酸序列；e、与上述a或b所示核苷酸序列具有至少90%同一性的核苷酸序列。在本发明中，所述的启动子来源于单子叶植物。具体而言，所述单子叶植物为水 稻，例如所述水稻为日本晴(Oryza sativa L. ssp. japonica cv. Nipponbare)。本发明的启 动子可以调控基因在植物、特别是单子叶植物中的表达。在本发明的一个实施方案中，所述 单子叶植物为稻属。在本发明的又一实施方案中，所述稻属是水稻。在本发明的又一实施 方案中，所述为水稻日本晴。
本发明的启动子还可以控制基因在双子叶植物，所述双子叶植物有例如烟草，大 豆，马铃薯、蚕豆、萝卜、花生等。烟草是典型的基因工程模式植物。在实施例中选择烟草进 行转基因研究，以验证本发明的启动子在双子叶植物中的效果。实验结果表明，该启动子能 在转基因烟草中起作用。本领域技术人员已知获得一个核苷酸序列的互补序列的方法。而且，为了实现启 动子对基因的调控，可以将所述基因的互补序列连接至所述启动子的互补序列的5’形成核 酸构建体，然后获得所述核酸构建体的互补序列，从而可以利用所述核酸构建体的互补序 列实现启动子对一个基因的调控。利用核苷酸杂交进行核苷酸的鉴定和筛查是本领域技术人员公知的。典型地，“杂 交条件”根据测量杂交时所用条件的“严紧性”程度来分类。严紧性程度可以以例如核酸结 合复合物或探针的解链温度(Tm)为依据。例如，“最大严紧性”典型地发生在约Tm-5°C (低 于探针Tm 5°C )；“高等严紧性”发生在Tm以下约5_10°C；“中等严紧性”发生在探针Tm以 下约10-20°C ；“低严紧性”发生在Tm以下约20-25°C。作为替代，或者进一步地，杂交条件 可以以杂交的盐或离子强度条件和/或一或多次的严紧性洗涤为依据。例如，6XSSC =极 低严紧性；3XSSC =低至中等严紧性；IXSSC =中等严紧性；0. 5XSSC =高等严紧性。从 功能上说，可以采用最大严紧性条件确定与杂交探针严紧同一或近严紧同一的核酸序列； 而采用高等严紧性条件确定与该探针有约80%或更多序列同一性的核酸序列。对于要求高选择性的应用，典型地期望采用相对严紧的条件来形成杂交体，例如， 选择相对低的盐和/或高温度条件。Sambrook等(Sambr00k，J.等(1989)分子克隆，实验 室手册，Cold Spring Harbor Press, Plainview, N. Y.)提供了包括中等严紧性和高等严紧 性在内的杂交条件。为便于说明，用于检测本发明的多核苷酸与其它多核苷酸杂交的合适的中度严紧 条件包括用 5XSSC、0. 5% SDS、1. OmM EDTA(ρΗ8· 0)溶液预洗；在 50-65°C下在 5XSSC 中 杂交过夜；随后用含0. SDS的2X、0. 5X和0. 2XSSC在65°C下各洗涤两次20分钟。 本领域技术人员应当理解，能容易地操作杂交严紧性，如改变杂交溶液的含盐量和/或杂 交温度。例如，在另一个实施方案中，合适的高度严紧杂交条件包括上述条件，不同之处在 于杂交温度升高到例如60-65°C或65-70°C。在本发明中，所述在高等严紧条件下与SEQ ID NO 1所示的核苷酸序列杂交的核 苷酸序列，其具有与SEQ ID NO :1所示的核苷酸序列相同或相似的启动子活性。在本发明中，所述对SEQ ID NO 1所示的核苷酸序列进行一个或多个碱基的置换、 缺失、添加修饰的核苷酸序列，是指分别或同时在所述核苷酸序列的5’端和/或3’端，和 /或序列内部进行例如不超过2-45个，或者不超过2-30个，或者不超过3-20个，或者不超 过4-15个，或者不超过5-10个，或者不超过6-8个的分别用逐个连续整数表示的碱基的置 换、缺失、添加修饰。在本发明中，所述对SEQ ID NO 1所示的核苷酸序列进行如上述一个或多个碱基 的置换、缺失、添加修饰的核苷酸序列具有与SEQ ID NO :1所示的核苷酸序列相同或相似的 启动子活性。通过一种多核苷酸进行说明，其所具有的核苷酸序列例如与SEQ ID NO=I的参考 核苷酸序列至少具95%的“同一性”是指在SEQ ID NO :1的参考核苷酸序列之每100个核苷酸中，该多核苷酸的核苷酸序列除了含有多达5个核苷酸的不同外，该多核苷酸之核 苷酸序列与参考序列相同。换句话说，为了获得核苷酸序列与参考核苷酸序列至少95%相 同的多核苷酸，参考序列中多达5%的核苷酸可被删除或被另一核苷酸替代；或可将一些 核苷酸插入参考序列中，其中插入的核苷酸可多达参考序列之总核苷酸的5% ；或在一些核 苷酸中，存在删除、插入和替换的组合，其中所述核苷酸多达参考序列之总核苷酸的5%。参 考序列的这些突变可发生在参考核苷酸序列的5或3末端位置，或在这些末端位置之间的 任意地方，它们或单独散在于参考序列的核苷酸中，或以一个或多个邻近的组存在于参考 序列中。在本发明中，用于确定序列同一性和序列相似性百分数的算法是例如BLAST和 BLAST 2.0 算法，它们分别描述在 Altschul 等(1977)Nucl. Acid. Res. 25 :3389-3402 和 Altschul等(1990) J. Mol. Biol. 215 :403_410。采用例如文献中所述或者默认参数，BLAST 和BLAST 2.0可以用于确定本发明的核苷酸序列同一性百分数。执行BLAST分析的软件可 以通过国立生物技术信息中心为公众所获得。在本发明中，所述与SEQ ID NO 1所示的核苷酸序列具有至少90%的序列同一 性的核苷酸序列包括与SEQ ID NO :1所公开序列基本同一的多核苷酸序列，例如当采用本 文所述方法(例如采用标准参数的BLAST分析)时，与本发明多核苷酸序列相比含有至少 90%序列同一性、优选至少91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%或更高的 序列同一性的那些序列。在本发明中，所述与SEQ ID NO 1所示的核苷酸序列具有至少90%的序列同一性 的核苷酸序列具有与SEQ ID NO :1所示的核苷酸序列相同或相似的启动子活性。在第二方面中，本发明提供了一种核酸构建体，所述核酸构建体包含本发明的启 动子以及与启动子可操作连接的基因序列，其中所述启动子与所述基因序列来源相同或者 不同。在本文中，所述核酸构建体可以包含SEQ ID NO 1所示的启动子序列或其互补序 列的核苷酸序列。所述核酸构建体可以通过将SEQ ID NO :1所示的启动子序列或其互补序 列与所需的其他序列可操作地连接进行制备。或者，所述核酸构建体可以通过直接合成制备。在第三方面中，本发明提供了一种载体，所述载体包含本发明的启动子或核酸构 建体。在一个实施方案中，所述质粒是PMD18-T质粒或p8质粒。在一个实施方案中，所述 启动子或核酸构建体序列位于KpnI酶切位点和SbfI酶切位点之间。构建质粒的方法是本 领域中已知。例如，在本发明的实施例中构建了 PMD18-T质粒和p8质粒。适于构建本发明所述重组载体的克隆载体包括但不限于，例如pUC18、pUC19、 pUC118、pUC119、pMD19-T、pMD20-T、pMD18-T Simple Vecter、pMD19-T SimpleVecter 等。适于构建本发明所述的表达载体包括但不限于，例如pBI121、pl3W4、pGEM等。在第四方面中，本发明提供了一种包含本发明的启动子、核酸构建体或载体的重 组细胞。在一个实施方案中，所述重组细胞为重组大肠杆菌细胞或重组农杆菌细胞。将质 粒导入细菌的方法是本领域中已知的。例如，所述重组细胞可以通过将含有本发明启动子 的所述重组载体转化至宿主细胞而得到。在本发明的实施例中，质粒被导入根癌农杆菌 (Agrobacterium tumefaciens)，具体是根癌农杆菌 EHA105-P522。
适于构建本发明所述重组细胞的宿主细胞包括但不限于，例如根癌农杆菌细胞 LBA4404、EHA105、GV3101 等在第五方面中，本发明提供了一种制备SEQ ID NO :1所示的启动子序列的方法，包 括以水稻日本晴基因组DNA为模板，使用一对扩增引物进行扩增。可以使用本发明中公知的方法制备SEQ ID NO 1所示的启动子，例如化学合成法 直接从头合成或者从基因组中扩增所述启动子序列。在一个实施方案中，所述扩增引物根 据SEQ ID NO :1在水稻日本晴gDNA中的序列分别针对首尾进行设计。本领域技术人员可 以根据待扩增的目的核苷酸序列按照碱基互补原则设计相应的PCR扩增引物对。例如，本 发明的引物可以是 TAGGTGCCATCTACCAACT(SEQ ID NO 2)和 GGTGCTTCCGGTTTCTCTGAA(SEQ ID NO :3)。在一个实施方案中，所述扩增引物5’端还连接一段限制性酶切位点和/或保护 碱基。例如，在实施例中使用的扩增引物是SEQ ID NO :4和SEQ ID NO :5，其中SEQ ID NO: 4和SEQ ID NO 5的5，端分别含有KpnI酶切位点和SbfI酶切位点。在扩增引物5，端连 接一段限制性酶切位点和/或保护碱基是基因扩增中常用的方法，本领域技术人员可以通 过常规的方法实现。在第六方面中，本发明提供了 SEQ ID NO 1所示的序列用作启动子的用途。在一 个实施方案中，所述用途是调控植物中目的基因表达的用途，所述目的基因优选是GUS。在 另一个实施方案中，所述植物是单子叶植物或双子叶植物，优选稻属或烟草属，更优选水稻 或烟草，最优选水稻日本晴或烟草NC89。在第七方面中，本发明提供了一种调控基因表达方法，所述方法包括步骤将本发 明的启动子、核酸构建体、载体或重组细胞转化至植物，优选转化至植物愈伤组织，使所述 启动子位于所述基因的5’端。在一个实施方案中，所述植物是单子叶植物或双子叶植物， 优选稻属或烟草属，更优选水稻或烟草，最优选水稻日本晴或烟草NC89。将核苷酸序列、构建核酸构建体、质粒或细菌导入植物可以使用本领域中常用的 方法。例如，可采用植物基因转化技术将目的基因插入到植物基因组中，包括农杆菌介导转 化、病毒介导的转化、显微注射、粒子轰击、基因枪转化和电穿孔等。本领域周知，农杆菌介 导的基因转化常被用于单子叶植物和双子叶植物的基因转化，但其它转化技术也可用于本 发明所述单子叶植物的基因转化。当然，适于本发明的转化单子叶植物的另一种方法是粒 子轰击(显微金或钨粒子包覆转化的DNA)胚性愈伤组织或胚胎开发。另外，还可以采用的 转化单子叶植物的方法是原生质体转化。基因转化后，采用通用的方法来筛选和再生整合 有表达单元的植株。为实现上述调控目的基因表达的目的，本发明所述启动子可以以单拷贝和/或多 拷贝的形式应用，也可以与现有技术中已知的启动子联用。在第八方面中，本发明提供了一种制备转基因植物的方法，包括在有效产生植物 的条件下培养本发明的重组细胞、植物愈伤组织、植物外植体或植物，所述植物是单子叶植 物或双子叶植物，优选稻属或烟草属，更优选水稻或烟草，最优选水稻日本晴或烟草NC89。在第九方面中，本发明提供了本发明的启动子、核酸构建体、载体、重组细胞、植物 愈伤组织或植物用于调控植物目的基因表达和育种的用途。本发明的启动子可成为一种新 的启动子作为单子叶植物、尤其是水稻转基因的工具启动子，为开展低表达基因转化苗筛 选、植物花器官败育等分子育种研究提供便利，从而极大的缩短优良品种的选育时间。本发明的启动子可广泛用于培育水稻、小麦、玉米、小米、甘蔗、高粱、大麦等单子叶植物。例如， 可使用本领域中常用的基因重组方法，将本发明的启动子导入植物基因组中希望表达量增 加的目标基因5’端，实现目标基因的表达增加。在本发明中，术语“单子叶植物”，具体地，可以为禾本科植物，更具体地，可以为稻 属植物例如水稻，包括但不限于，例如包括但不限于水稻、小麦、玉米、小米、甘蔗、高粱、大麦等。在本发明中，术语“水稻”包括但不限于，日本晴，中花9、中花10、中花11、台北 309、丹江8号、云稻2号、汕优63、汕优608、丰优22，黔优88、II优416、II优107、II优 128,11优718、准两优527、川农1号、杂0152、皖稻88、皖稻90、皖稻92、皖稻94、皖稻96、 皖稻185、皖稻187、皖稻189、皖稻191、皖稻193、皖稻195、皖稻197、皖稻199、皖稻201、皖 稻203、皖稻205、皖稻207，以及津原101 (上述水稻品种均可购自安徽徽商农家福有限公 司)等。在本发明中，术语“双子叶植物”，具体地，可以为茄科植物，更具体地，可以为烟 草属植物(烟草)，包括但不限于 K326、K346, K394、NC82、NC89、G140、G28, G80、中烟 90、 Coker 176, CV87 等等实施例下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员 将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明 具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件(例如参考J.萨姆布鲁克等 著，黄培堂等译的《分子克隆实验指南》，第三版，科学出版社)或者按照产品说明书进行。 所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1 :P522启动子片段的PCR扩增和pMD18_T+P522重组载体的构建PCR扩增使用植物基因组DNA提取试剂盒(TIANGEN新型植物基因组DNA提取试剂盒，目录 号DP320-(^)提取水稻日本晴(已在申请号为200910238992.0、发明名称为“一种启动子 BgIosP587、其制备方法及用途”的发明申请中保藏，并于2010年9月22日公开，保藏编号 为CCTCC P200910)的基因组DNA，根据该启动子在水稻日本晴gDNA中的序列，分别在首尾 设计一对PCR特异性扩增引物(上游引物F1，加限制性酶切位点KpnI和保护碱基，下游引 物R1，加限制性酶切位点SbfI和保护碱基)。以上述提取的水稻日本晴的gDNA为模板，使 用高保真Ex Taq (TaKaRa, DRR100B)聚合酶进行PCR扩增。如表1所示。
表1基因启动子扩增的PCR体系
权利要求
1.一种启动子，所述启动子含有选自以下任意一组并具有启动子功能的核苷酸序列a、SEQID NO 1所示的核苷酸序列；b、与SEQID NO 1互补的核苷酸序列；C、在高等严紧条件下能够与上述a或b的核苷酸序列杂交的核苷酸序列；d、对上述a或b所示核苷酸序列进行一个或多个碱基的置换、缺失、添加修饰的核苷酸 序列；e、与上述a或b所示核苷酸序列具有至少90%同一性的核苷酸序列。
2.—种核酸构建体，包含权利要求1所述的启动子，以及与启动子可操作连接的基因 序列，其中所述启动子与所述基因序列来源相同或者不同。
3.一种载体，含有权利要求1的启动子或权利要求2的核酸构建体，例如含有权利要求 1的启动子或权利要求2的核酸构建体的pMDIS-T质粒或p8质粒。
4.一种重组细胞，含有权利要求1的启动子、权利要求2的核酸构建体或权利要求3的 载体，所述重组细胞例如为重组大肠杆菌细胞或重组农杆菌细胞。
5.一种含有权利要求1的启动子、权利要求2的核酸构建体、权利要求3的载体或权利 要求4的重组细胞的植物愈伤组织、植物外植体或植物，所述植物可以为单子叶植物或双 子叶植物，优选稻属或烟草属，更优选水稻或烟草，最优选水稻日本晴或烟草NC89。
6.一组引物对，所述引物对用于扩增得到权利要求1所述的启动子，其特征在于所述 引物对的两条引物分别含有SEQ ID NO :2和SEQ ID NO :3所示的序列，优选地，所述引物对 的两条引物在5’端还分别连接有限制性酶切位点和/或保护碱基，更优选地，所述引物对 的两条引物分别具有SEQ ID NO 4和SEQ ID NO 5所示的序列。
7.制备SEQID NO :1所示的启动子的方法，包括以水稻日本晴基因组DNA为模板，使 用一对扩增引物进行扩增，所述扩增引物根据SEQ ID N0:1在水稻日本晴gDNA中的序列分 别针对首尾进行设计，优选是权利要求6所述的引物对。
8.一种调控基因表达方法，所述方法包括步骤将权利要求1的启动子、权利要求2的核酸构建体、权利要求3的载体或权利要求4的 重组细胞转化至植物(优选植物愈伤组织或植物外植体)，使所述核苷酸序列位于所述基 因的5’端，所述植物可以是单子叶植物或双子叶植物，优选稻属或烟草属，更优选水稻或烟 草，最优选水稻日本晴或烟草NC89。
9.一种制备转基因植物的方法，包括在有效产生植物的条件下培养权利要求4的重组 细胞或权利要求5的植物愈伤组织、植物外植体或植物。所述植物可以为单子叶植物或双 子叶植物，优选稻属或烟草属，更优选水稻或烟草，最优选水稻日本晴或烟草NC89。
10.权利要求1的启动子、权利要求2的核酸构建体、权利要求3的载体、权利要求4的 重组细胞或者权利要求5的植物愈伤组织、植物外植体或植物者用于调控植物目的基因表 达和植物育种的用途，所述植物可以为单子叶植物或双子叶植物，优选稻属或烟草属，更优 选水稻或烟草，最优选水稻日本晴或烟草NC89。
全文摘要
本发明涉及一种启动子BgIosP522及其制备方法和用途，所述启动子含有选自以下任意一组并具有启动子功能的核苷酸序列a、SED ID NO1所示的核苷酸序列；b、与SED ID NO1互补的核苷酸序列；c、在高等严紧条件下能够与上述a或b的核苷酸序列杂交的核苷酸序列；d、对上述a或b所示核苷酸序列进行一个或多个碱基的置换、缺失、添加修饰的核苷酸序列；e、与上述a或b所示核苷酸序列具有至少90％同一性的核苷酸序列。本发明还涉及所述启动子在调控单子叶植物或双子叶植物中目的基因表达以及育种的用途。
文档编号C12N15/113GK102146409SQ20101062318
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者张卫, 张厚宝, 张耕耘, 费小红 申请人:深圳华大基因科技有限公司