组织特异性启动子制造技术

公开了组织特异性启动子（ＳＥＱ　　ＩＤ．ＮＯ．１－５），其优选在木本植物的木质部组织中表达。这些启动子用于，例如，特异性调节木质部组织中的基因表达和改变植物中木质部的特性。采用这些启动子可生产显示修饰的木质部特性的转基因植物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基因
，特别是在任何植物的木质部发育过程中驱动基因表达的启动子，尤其是在木本植物的形成层区中。本专利技术使得可获得这样的启动子及其应用。
技术介绍
植物的木质部形成是很重要的发育过程，且其对于具有经济价值的纤维生产也很重要。树木中木材的形成是这个过程中具有非常重要的经济价值的一个实例。这是从最初的细胞分裂到细胞扩展和造成细胞凋亡区的次生壁形成所经历的一系列确定发育事件后的结果。从维管形成层产生木材，所述维管形成层是经历导致细胞原生质体自溶的终末分化的侧生分生组织。本专利技术人在实现本专利技术的研究中采用杨树(Poplar)，它是很好的已建立的多年生木本植物模型。它具有小的基因组，只比另外一个常用的模型拟南芥(Arabidopsis)的基因组大大约五倍。进一步地，杨树是广泛用于进一步遗传学中的物种。杨树和拟南芥在种系发生上很接近，且可获得超过100000条的杨树ESTs与拟南芥基因组的全部序列组合，使得联合这两种模型对于研究木质部的分化是最好的选择。基因何时和何处具有活性对于其功能是很重要的。一个调节水平是控制转录起始。主要(但并不是排他性的)位于编码序列上游(5’)的顺式作用DNA元件控制基因的转录表达。当在育种和产品开发中采用基因技术和GMOs(基因修饰生物)作为工具时，有两个基本部分给出所需效果的基因；和顺式作用的DNA调控序列，其决定了何时、何处及基因产物表达的水平。也可在例如转录物稳定性、翻译起始和翻译进程、蛋白活性等水平发生调节。存在具有在不同和特定阶段的木质部形成过程中驱动其表达的启动子的基因。在基因修饰木质部特性和改变产生的木质部的量时，这些启动子对于特异性指导任何基因的作用是关键的。可获得的启动子的数目是有限的，这意味着在研究和控制木质部形成中调节和精细调节基因表达时，新的启动子具有重要意义高等物种细胞发育过程中特定进程的修饰不仅在改善树木的特性时，而且在其他具有商业使用价值纤维的植物中也有重大的商业利益。因此需要例如用于这种修饰的启动子的新工具。现有技术Fredrik Sterky等(Proc.Natl.Acad.Sci.USA，1998(95)，13330-13335)和Magnus Hertzberg等(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 2001(98)14732-14737)公开了两种杨树物种的大规模基因发现项目的结果，包括来源于欧洲山杨×美洲山杨(Populus tremula L.×tremulodes Michx.)和毛果杨(Populus trichocarpaTrichobe.′)的木材形成组织的5629条ESTs。这些ESTs代表两个cDNA文库中3719个独特的转录物，其中已推定2245个这些转录物的相应功能。作者声明提供的EST数据对于鉴定参与植物中次生木质部和韧皮部形成的基因有价值，但是没有提供如何进行鉴定的具体指导。在现有技术(Hertzberg等)中，采用cDNA微阵列分析2995条ESTs的杨树unigene集合来进行确定的木质部发生阶段cDNA的转录谱分析。然而，为了使Sterky等和Hertzberg等公开信息的实际应用成为可能，则需要新的方法。U.S.2002138870 A1涉及同时运用多种基因转化植物的方法，该基因来源于苯基丙烷(phenylpropanoid)途径，包括4CL、Cald5H、AldOMT、SAD和CAD基因及其组合，以产生各种显示改变的农学性状的转基因植物。通过定向整合到植物基因组中的特定基因和所选择的基因组合来调节植物的农学性状。U.S.2002138870论述了需要采用组织特异性启动子，例如，限定转基因在发育的木质部中表达的启动子。通常，有用的新启动子仍尚待鉴定。现在需要解决的一个具体问题是如何鉴定潜在的最重要的基因和其相应的启动子，以及如何使这些基因和启动子与细胞的具体发育特性相关联。另一个问题是克隆所有相关的顺式作用转录控制元件，以使得克隆的DNA片段以需要的特定表达模式驱动转录。具体的问题是鉴定特异性启动子，其涉及植物中不在其他植物组织中表达的特定细胞类型、发育阶段和/或功能。专利技术概述本专利技术通过制备可获得的分离核酸序列提供解决上述问题的方法，每个序列包括在植物木质部形成组织中特定表达的启动子序列，所述序列选自SEQ IDNOs 1到5、SEQ ID NOs 1到5的功能同源序列和与SEQ ID NOs 1到5至少90％同源的序列。序列显示在附图和所附的序列表中，采用指定的软件(Patentln 3.1)制备。进一步地，本专利技术使得可获得转基因植物，其生产方法，和这种植物的种子和幼苗，以及在植物木质部中表达特定基因的方法，和核酸构建体，其如所附权利要求中所定义的，在此引用作为参考。附图简述本专利技术将在下面的说明书、实施例和附图中更详细描述，其中附图说明图1显示基因组步移片段的共有序列。1a)LMX2 A014P10U；1b)LMX3A044P26U；1c)LMX4 A050P49U；1d)LMX5 A055P19U；le)LMP1 A001P79U，相应于序列SEQ ID NO 1-5。下划线的序列＝启动子序列(GUS构建体的部分)斜体字序列＝来源于EST的序列ATG(粗体)＝潜在的翻译起始密码子图2显示杂交白杨茎的横断面，用Toulidine蓝染色。横断面下面的黑线条指示样品的位置。图3显示来源于已克隆启动子的5个ESTs的表达模式。这相应于各自启动子产生的主要表达。图4显示不同植物组织中所选择基因表达水平的RNA印迹分析的结果泳道1顶枝大约1cm的顶部茎尖。泳道2叶脉收集自老叶的主脉。泳道3延长的茎顶枝下的节间，到茎的第8节。去除所有的叶和芽。泳道4老叶尺寸大约15cm的健康叶。去除叶柄和主脉。泳道5韧皮部收集15cm的茎块。将这些块通过刮去木质部和内层树皮用于制备韧皮部和木质部。泳道6根没有任何根毛的2-3cm的根尖顶端部分。泳道7嫩叶尺寸小于12cm的叶子。去除叶柄和主脉。泳道8木质部如收集茎块那样收集组织(见泳道5)，刮去木材边沿。说明定义在本说明书中，术语“木质部”，如在木质部形成组织中，是指包括传导植物大部分的水和矿物质的所有维管组织。木质部基本的传导细胞是管胞和导管分子，或导管分子。两者都是延伸的细胞，其成熟时具有次生壁和缺少原生质体。木质部组织也包含储存多种物质的薄壁组织细胞。术语“维管形成层”是指包括分裂产生次生木质部和次生韧皮部的维管分生组织母细胞。术语“木材”或“木材形成细胞”是指包括其代谢事件和进程参与维管分生组织和所有其最终产物发育的所有细胞。术语“木材”也用于大多数一般的意义，包括针叶材和阔叶材。术语“木材形成特性”包括生物学的、化学的和生理学的特性，例如并不限于细胞伸长、细胞扩展、细胞凋亡、碳水化合物组成、纤维长度、纤维厚度和其他纤维特性。“同源性”在此用作序列之间相似性的衡量；两个序列之间的序列同源性越大，则杂交程度越高。本领域技术人员采用已知的方法可测定杂交体形成。本专利技术中，包括共享至少90％、优选至少91％、更优选至少92％、更优选至少93％、更优选至少94％、更优选至少95％、更优选至少96％、更优选至少97％、更优选至少98％、以及最优选至少99本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括在植物的木质部形成组织中特异性表达或具有活性的启动子序列的分离的核酸序列，其特征在于所述序列选自：－ＳＥＱＩＤＮＯ１至５－与ＳＥＱＩＤＮＯ１至５中任意一个功能性同源的序列－与ＳＥＱＩＤ ＮＯ１至５中任意一个显示至少９０％同源的序列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M赫尔茨贝里，
申请(专利权)人：瑞典树木科技公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]