67);四環(huán)素誘導(dǎo)型啟動(dòng)子(美國(guó)專利 5,057,422);種子特異性啟動(dòng)子,如谷子種子特異性啟動(dòng)子口?128(0附010631398(中國(guó)專利 200710099169.7)),種子貝士存蛋白質(zhì)特異的啟動(dòng)子(例如,菜豆球蛋白、napin,oleosin和大 豆beta conglycin的啟動(dòng)子(Beachy等人(1985)EMB0 J.4:3047-3053))。它們可單獨(dú)使用 或與其它的植物啟動(dòng)子結(jié)合使用。此處引用的所有參考文獻(xiàn)均全文引用。合適的轉(zhuǎn)錄終止 子包括但不限于:農(nóng)桿菌胭脂堿合成酶終止子(N0S終止子)、花椰菜花葉病毒CaMV 35S終止 子、tml終止子、豌豆rbcS E9終止子和胭脂氨酸和章魚(yú)氨酸合酶終止子(參見(jiàn),例如:Ode 11 等人(I985)Nature 313:810; Rosenberg等人(1987)Gene,56:125 ;Guerineau等人(1991) Mol .Gen.Genet,262:141 ;Proudfoot( 1991)Cell ,64:671;Sanfacon等人Genes Dev?,5: 141 ;Mogen等人(1990)Plant Cell,2:1261 ;Munroe等人(1990)Gene ,91:151 ;Ballad等人 (1989)Nucleic Acids Res.l7:7891;Joshi等人(1987)Nucleic Acid Res. ,15:9627)。
[0045] 可用現(xiàn)有的表達(dá)載體構(gòu)建含有所述ZmDRRP基因表達(dá)盒的重組載體。所述植物表達(dá) 載體包括雙元農(nóng)桿菌載體和可用于植物微彈轟擊的載體等。如 PAHC25、pBin438、 pCAMBIA1302、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301、pCAMBIA1300、pBI121、pCAMBIA1391-Xa或 pCAMBIA1391-Xb(CAMBIA公司)等。所述植物表達(dá)載體還可包含外源基因的端非翻譯區(qū) 域,即包含聚腺苷酸信號(hào)和任何其它參與mRNA加工或基因表達(dá)的DNA片段。所述聚腺苷酸信 號(hào)可引導(dǎo)聚腺苷酸加入到mRNA前體的3'端,如農(nóng)桿菌冠癭瘤誘導(dǎo)(Ti)質(zhì)粒基因(如胭脂堿 合成酶基因Nos)、植物基因(如大豆貯存蛋白基因)3'端轉(zhuǎn)錄的非翻譯區(qū)均具有類似功能。 使用本發(fā)明的基因構(gòu)建植物表達(dá)載體時(shí),還可使用增強(qiáng)子,包括翻譯增強(qiáng)子或轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子, 這些增強(qiáng)子區(qū)域可以是ATG起始密碼子或鄰接區(qū)域起始密碼子等,但必需與編碼序列的閱 讀框相同,以保證整個(gè)序列的正確翻譯。所述翻譯控制信號(hào)和起始密碼子的來(lái)源是廣泛的, 可以是天然的,也可以是合成的。翻譯起始區(qū)域可以來(lái)自轉(zhuǎn)錄起始區(qū)域或結(jié)構(gòu)基因。為了便 于對(duì)轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞或植物進(jìn)行鑒定及篩選,可對(duì)所用植物表達(dá)載體進(jìn)行加工,如加入可 在植物中表達(dá)的編碼可產(chǎn)生顏色變化的酶或發(fā)光化合物的基因(GUS基因、螢光素酶基因 等)、抗生素的標(biāo)記基因(如賦予對(duì)卡那霉素和相關(guān)抗生素抗性的nptll基因,賦予對(duì)除草劑 膦絲菌素抗性的bar基因,賦予對(duì)抗生素潮霉素抗性的hph基因,和賦予對(duì)氨甲喋呤抗性的 dhfr基因,賦予對(duì)草甘磷抗性的EPSPS基因)或是抗化學(xué)試劑標(biāo)記基因等(如抗除莠劑基 因)、提供代謝甘露糖能力的甘露糖-6-磷酸異構(gòu)酶基因。從轉(zhuǎn)基因植物的安全性考慮,可不 加任何選擇性標(biāo)記基因,直接以逆境篩選轉(zhuǎn)化植株。
[0046] 上述應(yīng)用中,所述載體可為質(zhì)粒、黏粒、噬菌體或病毒載體。所述質(zhì)粒具體可為載 體pCHF3〇
[0047] B3)所述重組載體可含有序列1所示的用于編碼ZmDRRP的DNA序列;進(jìn)一步B3)所述 重組載體具體可為pCHF3-ZmDRRP。所述pCHF3-ZmDRRP為在載體pCHF3的Sma I識(shí)別序列處插 入序列2所示的DNA分子得到的重組載體。
[0048] 上述應(yīng)用中,所述微生物可為酵母、細(xì)菌、藻或真菌。其中,細(xì)菌可為農(nóng)桿菌,如農(nóng) 桿菌 GV3101-pMP。
[0049] 上述應(yīng)用中,所述轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞系、轉(zhuǎn)基因植物組織和轉(zhuǎn)基因植物器官均不包 括繁殖材料。
[0050] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明還提供了 ZmDRRP或所述生物材料在培育抗旱性增強(qiáng) 植物中的應(yīng)用。
[0051] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明還提供了一種培育抗旱性增強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因植物的方 法,所述方法包括向受體植物中導(dǎo)入ZmDRRP的編碼基因得到轉(zhuǎn)基因植物的步驟;所述轉(zhuǎn)基 因植物與所述受體植物相比抗旱性增強(qiáng)。
[0052] 上述方法中,所述ZmDRRP的編碼基因?yàn)樯鲜鯞1)所述核酸分子。
[0053]在本發(fā)明的實(shí)施例中,所述ZmDRRP的編碼基因(即序列1的第250-795位核苷酸所 示的DNA分子)通過(guò)含有ZmDRRP基因表達(dá)盒的ZmDRRP基因重組表達(dá)載體導(dǎo)入目的植物中。
[0054] 上述方法中,其中所述ZmDRRP基因可先進(jìn)行如下修飾,再導(dǎo)入受體種子植物中,以 達(dá)到更好的表達(dá)效果:
[0055] 1)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行修飾和優(yōu)化,以使基因高效表達(dá);例如,可根據(jù)受體植物所偏 愛(ài)的密碼子,在保持本發(fā)明所述ZmDRRP基因的氨基酸序列的同時(shí)改變其密碼子以符合植物 偏愛(ài)性;優(yōu)化過(guò)程中,最好能使優(yōu)化后的編碼序列中保持一定的GC含量,以最好地實(shí)現(xiàn)植物 中導(dǎo)入基因的高水平表達(dá),其中GC含量可為35%、多于45%、多于50%或多于約60% ;
[0056] 2)修飾鄰近起始甲硫氨酸的基因序列,以使翻譯有效起始;例如,利用在植物中已 知的有效的序列進(jìn)行修飾;
[0057] 3)與各種植物表達(dá)的啟動(dòng)子連接,以利于其在植物中的表達(dá);所述啟動(dòng)子可包括 組成型、誘導(dǎo)型、時(shí)序調(diào)節(jié)、發(fā)育調(diào)節(jié)、化學(xué)調(diào)節(jié)、組織優(yōu)選和組織特異性啟動(dòng)子;啟動(dòng)子的 選擇將隨著表達(dá)時(shí)間和空間需要而變化,而且也取決于靶物種;例如組織或器官的特異性 表達(dá)啟動(dòng)子,根據(jù)需要受體在發(fā)育的什么時(shí)期而定;盡管證明了來(lái)源于雙子葉植物的許多 啟動(dòng)子在單子葉植物中是可起作用的,反之亦然,但是理想地,選擇雙子葉植物啟動(dòng)子用于 雙子葉植物中的表達(dá),單子葉植物的啟動(dòng)子用于單子葉植物中的表達(dá);
[0058] 4)與適合的轉(zhuǎn)錄終止子連接,也可以提高本發(fā)明基因的表達(dá)效率;例如來(lái)源于 CaMV的tml,來(lái)源于rbcS的E9;任何已知在植物中起作用的可得到的終止子都可以與本發(fā)明 基因進(jìn)行連接;
[0059] 5)引入增強(qiáng)子序列,如內(nèi)含子序列(例如來(lái)源于Adhl和bronzel)和病毒前導(dǎo)序列 (例如來(lái)源于TMV,MCMV和AMV)。
[0060] 所述ZmDRRP基因表達(dá)載體可通過(guò)使用Ti質(zhì)粒、Ri質(zhì)粒、植物病毒載體、直接DNA轉(zhuǎn) 化、顯微注射、電導(dǎo)、農(nóng)桿菌介導(dǎo)、基因槍等常規(guī)生物學(xué)方法轉(zhuǎn)化植物細(xì)胞或組織,并將轉(zhuǎn)化 的植物組織培育成植株。
[0061] 所述方法還包括從導(dǎo)入序列2所示的ZmDRRP的編碼基因的植株中篩選表達(dá)所述編 碼基因的植株。
[0062] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明還提供了調(diào)控植物抗旱性的產(chǎn)品,所述產(chǎn)品含有 ZmDRRP或所述生物材料。
[0063] 上述產(chǎn)品可以以ZmDRRP作為活性成分,還可以將ZmDRRP和其它可以調(diào)控植物抗旱 性的物質(zhì)進(jìn)行組合得到的組合物作為活性成分。
[0064] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明還提供了所述調(diào)控植物抗旱性的產(chǎn)品在調(diào)控植物抗 旱性中的應(yīng)用。
[0065] 本發(fā)明中,所述植物可為雙子葉植物或單子葉植物。
[0066]本發(fā)明中,所述轉(zhuǎn)基因植物理解為不僅包含將所述ZmDRRP基因轉(zhuǎn)化目的植物得到 的第一代轉(zhuǎn)基因植物,也包括其子代。對(duì)于轉(zhuǎn)基因植物,可以在該物種中繁殖該基因,也可 用常規(guī)育種技術(shù)將該基因轉(zhuǎn)移進(jìn)入相同物種的其它品種,特別包括商業(yè)品種中。所述轉(zhuǎn)基 因植物包括種子、愈傷組織、完整植株和細(xì)胞。
[0067]本發(fā)明中,所述抗旱性具體通過(guò)所述植物的花青苷含量和/或根長(zhǎng)來(lái)衡量,抗旱性 強(qiáng)的植物的花青苷含量較抗旱性弱的植物的低。所述抗旱性可體現(xiàn)在所述植物在甘露醇模 擬的干旱環(huán)境或PEG模擬的干旱環(huán)境中的抗旱性上。
[0068]實(shí)驗(yàn)證明,ZmDRRP及其編碼基因可以提高植物的抗旱性:與野生型植物相比,三個(gè) 轉(zhuǎn)ZmDRRP基因的株系DRRP-5、DRRP-9和DRRP-10在干旱脅迫處理前的花青苷含量基本無(wú)變 化,在干旱脅迫處理后,DRRP-5、DRRP-9和DRRP-10的花青苷平均含量分別為10.24yg/g, 16.34yg/g和15.71yg/g,僅為野生型的40-60% JmDRRP及其編碼基因可以提高植物對(duì)甘露 醇模擬的干旱環(huán)境的抗旱性:在不含甘露醇的培養(yǎng)基中,各中植物的根長(zhǎng)基本無(wú)差異;在含 有300mg/mL甘露醇的培養(yǎng)基中,DRRP-5、DRRP-9和DRRP-10的根長(zhǎng)分別為1.94cm、2.03cm和 2.26cm,分別為野生型的1.1倍、1.2倍和1.3倍。ZmDRRP及其編碼基因可以促進(jìn)植物根的生 長(zhǎng),D