一種水稻雄蕊特異表達啟動子OsAnth2及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及生物技術和作物基因工程技術領域。具體而言，本發明涉及一種水稻 雄蕊特異表達啟動子及其應用，該啟動子能夠在作物基因工程中驅動目標基因在雄蕊中特 異表達，從而可在不影響其他組織部位生理活動的情況下達到通過改變雄蕊結構特性改良 水稻育性的目的。
【背景技術】
[0002] 啟動子是一段供RNA聚合酶定位用的DNA序列，通常位于基因編碼區的上游。一旦 RNA聚合酶定位并結合在啟動子上即可啟動轉錄過程，它與RNA聚合酶以及其它蛋白輔助因 子等反式元件的相互作用是基因表達調控模式的實質。在啟動子上游通常會有一些特殊的 DNA序列，即順式作用元件，轉錄因子與之結合從而激活或抑制基因的轉錄。因此啟動子是 基因表達所必需的，從某種意義上講其序列特征和一些特異轉錄因子的相互作用決定了外 源基因表達的空間、時間和表達的強度等。深入研究這些啟動子不僅有助于闡明植物形態、 發育、代謝途徑等基礎理論，而且具有廣泛的應用價值。
[0003] 此外，利用高效的組織特異型啟動子代替組成型啟動子，改良水稻的抗性或品質， 使一些表達毒性蛋白的目的基因盡量在水稻的營養器官表達，而不在生殖器官表達，從而 增加轉基因水稻的食用安全性和環境安全性，降低組成型啟動子表達所造成的能量損失， 以及對環境和水稻本身帶來的不良影響，是水稻轉基因工作今后將要解決的一個重要問 題，也是轉基因水稻從實驗室走向大田生產的必要前提。
[0004] 水稻的雄蕊是水稻的生殖器官，是雄性配子體產生的器官，與水稻穗的發育、育種 及水稻的產量等密切相關。因此在水稻組織特異型啟動子的研究領域中，雄蕊特異型啟動 子是人們最為關注的啟動子之一。但是目前所發現的雄蕊特異型啟動子的遺傳資源并不是 十分豐富，限制了人們對雄蕊性狀改良能力的提升。因此，本發明希望提供一種水稻雄蕊特 異表達啟動子，用于驅動目標基因在雄蕊中特異性表達，達到改良育性的目的。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種驅動外源基因在水稻雄蕊特異表達的啟動子、獲得含有 該啟動子序列的轉化子以及該啟動子的應用。
[0006] 為了實現上述目的，一方面，本發明提供一種水稻雄蕊特異表達啟動子，其DNA序 列與SEQ ID No: 1所示的DNA序列有80%或90%以上的同源性;或者，所述水稻雄蕊特異表 達啟動子為在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；或者所述水稻雄蕊特異表達啟動子具有與SEQ ID No:1所示的DNA序列雜交的產物。這些水稻雄蕊特異表達啟動子序列與SEQ ID No: 1所示的 DNA序列具有相同功能，即驅動目標基因在水稻雄蕊中表達。
[0007] 優選地，所述水稻雄蕊特異表達啟動子包含序列表中SEQ ID No: 1所示的DNA序 列。序列表中SEQ ID No:l所示的DNA序列為來源于日本晴水稻（Oryza sativa L cv. Nipponbare)的序列，本文中稱為OsAnth2或啟動子OsAnth2。具體而言，本申請的發明人 從日本晴水稻(Oryza sativa L cv.Nipponbare)分離克隆得到了序列表中SEQ ID No:l所 示的DNA序列，并發現這段1907bp的DNA序列具有驅動目標基因在水稻雄蕊特異表達的作 用。
[0008] 優選地，本發明提供的水稻雄蕊特異表達啟動子的DNA序列為SEQ ID No: 1所示的 序列，即0sAnth2或啟動子0sAnth2。
[0009] 另一方面，本發明還提供一種包含上述水稻雄蕊特異表達啟動子的表達盒。
[0010] 又一方面，本發明還提供一種重組表達載體，所述重組表達載體包含上述的水稻 雄蕊特異表達啟動子，在所述重組表達載體中，所述水稻雄蕊特異表達啟動子連接于待表 達的基因序列的上游；優選地，所述待表達的基因為GUS基因，所述重組表達載體為 pCAMBIA1391-〇sAnth2,該重組表達載體為將SEQ ID No:l所示的序列即0sAnth2或啟動子 0sAnth2構建于pCAMBIAl 391中得到的重組表達載體，本文中稱為pCAMBIAl 391 -0sAnth2。
[0011] 或者待表達基因可以為任何對水稻的雄蕊性狀具有改善能力的基因。通過本發明 的啟動子驅動該基因在雄蕊中特異性地集中表達，從而實現針對性改善作物雄蕊相應性狀 的功能，而不會對植物體內其他組織或器官帶來任何不利影響。
[0012] 再一方面，本發明提供上述水稻雄蕊特異表達啟動子在培育轉基因作物中的應 用。所述應用包括將本發明提供的上述水稻雄蕊特異表達啟動子連接于載體的待表達的基 因序列上游(例如，將所述啟動子序列置于/插入目標基因之前），從而構建重組表達載體， 將所述重組表達載體轉化到水稻細胞、組織或器官中進行培育。
[0013] 再一方面，所述應用可以改良作物生長特性，所述作物為禾谷類作物:水稻、小麥、 高粱、大麥、燕麥、黑麥等;優選為水稻。
[0014] 優選地，所述應用包括：
[0015] A)、以水稻品種日本晴DNA為模板，利用正向引物、反向引物擴增所述水稻雄蕊特 異表達啟動子0sAnth2;
[0016] B)、將所擴增的目的片段與目標基因相連，進而獲得相應重組載體；
[0017] C)、利用凍融法將所獲得的重組載體轉入根癌農桿菌中；
[0018] D)、通過農桿菌介導方法利用所獲得的根癌農桿菌對成熟水稻種子進行遺傳轉 化；
[0019] E)、利用轉化后的水稻種子培育相應的水稻植株。
[0020] 本發明中所提供的啟動子的DNA序列為(與序列表中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