一种水稻花粉强特异表达启动子OsPoll3及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种水稻花粉强特异表达启动子OsPoll3及其应用。本发明专利技术的启动子包含序列表中SEQ ID NO.1或2中所示的核苷酸序列，或者二者的衍生物。本发明专利技术还提供了含有该启动子的表达盒、作物表达载体。本发明专利技术的发明专利技术人发现、提取并鉴定了日本晴水稻中的一段具有转录调控活性的DNA序列，并对其进行了实验性应用。具体而言，本发明专利技术将上述启动子应用在作物基因工程中。本发明专利技术提供的启动子能够驱动目标基因在花粉中特异表达，从而创造雄性不育材料，应用于杂交制种；或者进行基因剔除，防止外源基因通过花粉污染其他非转基因(作物)植物，提高转基因作物的生物安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物技术和作物基因工程
具体而言，本专利技术涉及一种水稻花粉强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花粉中特异表达，从而创造雄性不育材料，或者进行基因剔除，防止外源基因通过花粉污染其他非转基因(作物)植物，提高转基因作物的生物安全性。
技术介绍
水稻是我国乃至全世界最主要的食品来源之一，我国目前有一半以上的人口以稻米为主食，人均摄入热量的30％、蛋白质的19％均来源于稻米。随着人民生活水平的提高，稻米在粮食作物中的比重将持续增长。水稻在保障我国粮食安全中担当重要角色，杂交育种对于提高水稻产量非常重要。水稻杂交育种常用三系法及两系法，这些方法利用的是花粉特异性发育性状。目前水稻三系法制种主要利用核—质互作雄性不育系、保持系和恢复系实现三系配套实现杂交育种，这种方法不仅种子生产程序比较复杂，选育新组合的周期长，制种成本高，而且种质资源利用有限，在一定程度上限制了杂交水稻产量的进一步提高。而现在广泛使用的两系法制种体系即光温敏不育系实现了一系两用，简化了繁殖不育系的技术环节。但光温敏核不育系容易受光周期和温度变化的影响，育性不稳定，影响制种纯度，具有一定的制种风险，特别是当前全球气候异常影响了水稻光温敏不育系的推广和利用。因此，培育不受环境影响且可以自主繁殖的稳定不育系已成为两系杂交技术广泛应用的技术瓶颈。水稻中广泛存在的核雄性不育材料，不育性遗传性状稳定，受外界环境条件影响小，在杂交育种和农业生产上都具有十分重要的意义。花粉特异启动子被广泛用于创造核雄性不育植物。而具有强特异性的启动子往往是可遇而不可求的，目前还没有任何一种方式能够根据需求来构建或直接筛选出相应启动子序列。目前发现的花粉特异启动子有烟草花特异启动子TA29，番茄花粉特异启动子lat52，水稻花粉特异RA8gene启动子、玉米ZmC5基因启动子、ZM13启动子等等，花粉特异启动子-barnase(RNase)载体已经用来转化烟草、油菜、水稻、玉米等，通过基因工程获得雄性不育系。但是，仅仅上面几种可用的花粉启动子在生产和研究过程中是远远不够的。因此，本专利技术希望能够再找到一种在花粉中具有强特异性表达性状的启动子。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种驱动外源基因在水稻花粉强特异表达的启动子、获得含有该启动子序列的转化子以及该启动子的应用。其中，本文中所涉及的“作物”是指禾本科作物，例如水稻、小麦、玉米、大麦、高粱或燕麦，优选为水稻。为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种水稻花粉特异表达启动子，所述水稻花粉特异表达启动子包含：(a)序列表中SEQIDNO:1中所示的核苷酸序列；或者(b)序列表中SEQIDNO:2中所示的核苷酸序列；或者(c)在序列表中SEQIDNO:1中所示的核苷酸序列中添加、取代或缺失一个或多个核苷酸后所获得的核苷酸序列；或者(d)在序列表中SEQIDNO:2中所示的核苷酸序列中添加、取代或缺失一个或多个核苷酸后所获得的核苷酸序列；或者(e)与序列表中SEQIDNO:1中所示的核苷酸序列互补的核苷酸序列；或者(f)与序列表中SEQIDNO:2中所示的核苷酸序列互补的核苷酸序列；或者(g)与序列表中SEQIDNO:1中所示的核苷酸序列具有至少90％同源性的核苷酸序列；或者(h)与序列表中SEQIDNO:2中所示的核苷酸序列具有至少90％同源性的核苷酸序列。本领域技术人员可以预期，上述(c)-(h)中的水稻花粉强特异表达启动子序列与序列表中SEQIDNo:1或2所示序列具有相同功能，即驱动目标基因在作物花粉中特异表达功能的序列，因此，其也包含在本专利技术的范围内。序列表中SEQIDNo:1或2所示的DNA序列为来源于日本晴水稻(OryzasativaLcv.Nipponbare)的序列，本文中称为OsPoll3或启动子OsPoll3。具体而言，本申请的专利技术人从日本晴水稻(OryzasativaLcv.Nipponbare)中分离克隆得到了序列表中SEQIDNo:1和2中所示的DNA序列，并且发现该DNA序列具有驱动目标基因在水稻花粉强特异表达的作用。需要说明的是，在序列表中，SEQIDNo:1中所示的DNA序列与SEQIDNo:2所示的启动子的区别主要在于SEQIDNo:1中所示的DNA序列在开头部分多了“ctgatgtggtctaaccccgagt”共计22bp，在结尾部分多了“gtgaagaccctgacggggaaga”共计22bp，这两部分为获得启动子过程中使用的引物的留存序列或其互补序列。而SEQIDNo:2所示的DNA序列为纯获自日本晴水稻中的DNA序列。需要强调的是，本文中所提到的启动子既可以指SEQIDNo:1，也可以指SEQIDNo:2，二者可以发挥相同的作用。即便本领域技术人员在本专利技术的基础上，采用其他引物获得了类似序列，其也落入本专利技术的保护范围之内。优选地，本专利技术提供的水稻花粉强特异表达启动子的DNA序列由序列表中SEQIDNo:1或2所示的序列，即OsPoll3或启动子OsPoll3构成。另一方面，本专利技术还提供一种包含上述水稻花粉强特异表达启动子的表达盒。又一方面，本专利技术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花粉强特异表达启动子，在所述重组表达载体中，所述水稻花粉强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-OsPoll3，该重组表达载体为将SEQIDNo:1所示的序列即OsPoll3或启动子OsPoll3构建于pCAMBIA1391中得到的重组表达载体，本文中称为pCAMBIA1391-OsPoll3。或者待表达基因可以为任何对作物的花粉性状具有改善能力的基因。通过本专利技术的启动子驱动该基因在花粉中强特异性地集中表达，从而实现改善水稻花粉相应性状的功能。再一方面，本专利技术提供上述水稻花粉强特异表达启动子在培育转基因作物中的应用。所述应用包括将本专利技术提供的上述水稻花粉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作物细胞、组织或器官中进行培育。并且优选地，所述应用可以用于改良作物生长特性，所述作物为禾本科作物，例如水稻、小麦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水稻花粉强特异表达启动子OsPoll3，其特征在于，所述水稻花粉强特异表达启动子OsPoll3包含：(a)序列表中SEQ ID NO:1中所示的核苷酸序列；或者(b)序列表中SEQ ID NO:2中所示的核苷酸序列；或者(c)在序列表中SEQ ID NO:1中所示的核苷酸序列中添加、取代或缺失一个或多个核苷酸后所获得的核苷酸序列；或者(d)在序列表中SEQ ID NO:2中所示的核苷酸序列中添加、取代或缺失一个或多个核苷酸后所获得的核苷酸序列；或者(e)与序列表中SEQ ID NO:1中所示的核苷酸序列互补的核苷酸序列；或者(f)与序列表中SEQ ID NO:2中所示的核苷酸序列互补的核苷酸序列；或者(g)与序列表中SEQ ID NO:1中所示的核苷酸序列具有至少90％同源性的核苷酸序列；或者(h)与序列表中SEQ ID NO:2中所示的核苷酸序列具有至少90％同源性的核苷酸序列。

【技术特征摘要】
1.一种水稻花粉强特异表达启动子OsPoll3，其特征在于，所述水稻
花粉强特异表达启动子OsPoll3包含：
(a)序列表中SEQIDNO:1中所示的核苷酸序列；或者
(b)序列表中SEQIDNO:2中所示的核苷酸序列；或者
(c)在序列表中SEQIDNO:1中所示的核苷酸序列中添加、取代或缺
失一个或多个核苷酸后所获得的核苷酸序列；或者
(d)在序列表中SEQIDNO:2中所示的核苷酸序列中添加、取代或缺
失一个或多个核苷酸后所获得的核苷酸序列；或者
(e)与序列表中SEQIDNO:1中所示的核苷酸序列互补的核苷酸序列；
或者
(f)与序列表中SEQIDNO:2中所示的核苷酸序列互补的核苷酸序列；
或者
(g)与序列表中SEQIDNO:1中所示的核苷酸序列具有至少90％同源
性的核苷酸序列；或者
(h)与序列表中SEQIDNO:2中所示的核苷酸序列具有至少90％同源
性的核苷酸序列。
2.根据权利要求1所述的水稻花粉强特异表达启动子OsPoll3，其特
征在于，所述水稻花粉强特异表达启动子OsPoll3由序列表中SEQIDNo:1
或SEQIDNO.2中所示的DNA序列构成，或者所述水稻花粉强特异表达启
动子OsPoll3由序列表中SEQIDNo:1或SEQIDNO.2中所示的DNA序列
的互补序列构成。
3.根据权利要求1所述的水稻花粉强特异表达启动子OsPoll3，其特
征是，所述水稻花粉强特异表达启动子OsPoll3分离自日本晴水稻的成熟种
子，分离所采用的扩增引物包括第一引物和第二引物，所述第一引物的核
苷酸序列如序列表中SEQIDNO:3所示，所述第二引物的核苷酸序列如序
列表中SEQIDNO:4所示。
4.一种表达盒，其特征在于，所述表达盒包含权利要求1所述的水稻
花粉强特异表达启动子OsPoll3。
5.一种重组表达载体，其特征在于，所述重组表达载体包含权利要求
1所述的水稻花粉强特异表达启动子，在所述重组表达载体中，所述水稻花
粉强特异表达启动子OsPo...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩，杨剑波，李莉，杨亚春，魏鹏程，李娟，许蓉芳，秦瑞英，
申请(专利权)人：安徽省农业科学院水稻研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34