镰孢菌诱导表达启动子TaFGI3p的克隆及其在小麦中的应用

本发明涉及农学领域，具体地，本发明涉及镰孢菌诱导表达启动子tafgi3p的克隆及其在小麦中的应用。

背景技术：

1、小麦是全球重要粮食作物。镰孢菌(fusarium)，又名镰刀菌是丝状子囊真菌的一个属(genus)，其有性态被称为赤霉(gibberella)，包含很多危害很大的植物病原真菌。在全球危害最大的植物病原真菌中，镰孢菌属名列矛。农作物中，特别是粮食作物中，镰孢菌病害最为常见，而且因其产生的真菌毒素损失加重。例如，主要由禾谷镰孢菌(fusariumgraminearum)导致的小麦赤霉病是小麦生产中造成损失最大的病害之一，主要在穗部发病，在全球年均造成产量损失约占小麦总产量的2.8％，已被列入我国《国家一类农作物病虫害名录》重点防控范围。假禾谷镰孢菌(fusarium pseudograminearum)等导致的小麦茎基腐则是近年来越来越严重的小麦病害。镰孢菌病害难以根治。高抗的抗源材料少。

2、植物启动子在调控植物基因表达中起关键的作用，可控制植物在特定组织、发育阶段及不同环境条件中表达。根据作用方式及功能不同，可将启动子分为组成型、组织特异型与诱导特异型三大类。目前，植物基因工程中常用的启动子多为组成型表达启动子，如大多数双子叶转基因植物中使用的花椰菜花叶病毒(camv)35s启动子。在作物抗病方面，主流观点认为组成型启动子表达任何抗病基因，都会导致植物处于抗病防御状态，使植物防御系统优先获得能量与资源分配从而影响植物产量等经济性状。解决这一问题的一个合理方法是采用诱导特异性启动子，控制抗病基因只在病原菌侵入的时候表达。

3、然而由于小麦存在基因组庞大、生活周期长和遗传转化困难等问题导致其鉴定到的组织特异启动子数量较少，并且尚未有针对镰孢菌诱导表达的启动子被开发和应用，这限制了小麦抗病基因工程的精准性和有效性。

4、因此，本领域迫切需要在小麦植物中开发针对镰孢菌诱导表达的启动子，制备能响应病原体侵染信号的小麦。

技术实现思路

1、本发明的目的就是在小麦植物中开发针对镰孢菌诱导表达的启动子，制备能响应病原体侵染信号的小麦。

2、本发明的第一方面提供了一种分离的启动子，所述启动子选自下组：

3、(a)序列如seq id no.1所示的多核苷酸；

4、(b)核苷酸序列与seq id no.1所示序列的同源性≥75％(较佳地≥85％，更佳地≥90％或≥95％或≥98％或≥99％)的多核苷酸，且具有响应病原菌侵染信号并启动目的基因特异性表达功能的多核苷酸；

5、(c)在seq id no.1所示多核苷酸的5'端和/或3'端截短或添加1-60个(较佳地1-30，更佳地1-10个)核苷酸的多核苷酸；

6、(d)与(a)-(c)任一所述的多核苷酸互补的多核苷酸。

7、本发明第二方面提供了一种核酸构建物，所述核酸构建物具有5’-3’(5’至3’)的式i结构：

8、p1-s1(i)；

9、式中，

10、p1、s1分别为用于构成所述构建物的元件；

11、p1为本发明第一方面所述的启动子序列；

12、s1为目的基因；

13、并且，各“-”独立地为键或核苷酸连接序列。

14、在另一优选例中，所述目的基因编码具有特定功能的蛋白。

15、在另一优选例中，所述目的基因是外源基因。

16、在另一优选例中，所述目的基因包括抗真菌蛋白基因、病程相关蛋白基因或用于改良植物的性状和品质的目的基因。

17、在另一优选例中，所述的核苷酸连接序列长度为1-1000nt，较佳地1-500nt，更佳地，1-100nt，更佳地，1-50nt，更佳地，1-10nt，更佳地，1-5nt。

18、在另一优选例中，所述核苷酸连接序列不影响各元件的正常转录和翻译。

19、本发明第三方面提供了一种载体，所述载体含有本发明第一方面所述的启动子或本发明第二方面所述的核酸构建物。

20、在另一优选例中，所述载体为植物表达载体。

21、在另一优选例中，所述的载体为可转染或转化植物细胞的表达载体。

22、在另一优选例中，所述的载体为农杆菌ti载体。

23、在另一优选例中，所述的构建物整合到所述载体的t-dna区。

24、在另一优选例中，所述载体是环状的或线性的。

25、本发明第四方面提供了一种宿主细胞，所述细胞含有本发明第一方面所述的启动子或本发明第二方面所述的核酸构建物，或其基因组整合有一个或多个本发明第一方面所述的启动子或本发明第二方面所述的核酸构建物。

26、在另一优选例中，所述的细胞为植物细胞。

27、在另一优选例中，所述的植物包括禾本科植物。

28、在另一优选例中，所述的植物选自下组：小麦、大麦、燕麦、玉米、水稻、高粱、粟、大豆、花生、烟草、番茄、白菜、油菜、菠菜、生菜、黄瓜、茼蒿、空心菜、芹菜、油麦菜、或其组合。

29、在另一优选例中，所述植物包括小麦、大麦、燕麦、玉米、水稻、高粱、粟。

30、在另一优选例中，所述的宿主细胞是用选自下组的方法将本发明第一方面所述的启动子或本发明第二方面所述的核酸构建物导入细胞的：农杆菌转化法、基因枪法、显微注射法、电击法、超声波法和聚乙二醇(peg)介导法。

31、本发明第五方面提供了一种试剂，包括：

32、本发明第一方面所述的启动子或本发明第二方面所述的核酸构建物，或本发明第三方面所述的载体。

33、本发明第六方面提供了一种试剂盒，所述试剂盒含有本发明第五方面所述的试剂。

34、在另一优选例中，所述试剂盒还含有标签或说明书。

35、本发明第七方面提供了一种制备能响应病原体侵染信号的植物的方法，包括步骤：

36、将本发明第二方面所述的核酸构建物、本发明第三方面所述的载体或本发明第五方面所述的试剂转化植物，从而使得目的基因在病原体侵染状态下表达。

37、在另一优选例中，用选自下组的方法转化植物：农杆菌转化法、基因枪法、显微注射法、电击法、超声波法和聚乙二醇(peg)介导法。

38、在另一优选例中，所述病原体是真菌。

39、在另一优选例中，所述病原体包括镰孢菌。

40、在另一优选例中，所述镰孢菌包括禾谷镰孢菌(fg)、假禾谷镰孢菌(fp)、尖孢镰刀菌(foc)和拟轮枝镰刀菌(fv)。

41、在另一优选例中，所述目的基因编码具有特定功能的蛋白。

42、在另一优选例中，所述目的基因是外源基因。

43、在另一优选例中，所述目的基因是抗真菌蛋白基因、病程相关蛋白基因。

44、在另一优选例中，所述的植物包括禾本科植物。

45、在另一优选例中，所述的植物选自下组：短柄草、小麦、大麦、小米、黑麦、燕麦、玉米、水稻、高粱、粟、大豆、花生、烟草、番茄、白菜、油菜、菠菜、生菜、黄瓜、茼蒿、空心菜、芹菜、油麦菜、菠萝、香蕉、参薯、或其组合。

46、在另一优选例中，所述植物包括短柄草、小麦、大麦、小米、黑麦、燕麦、玉米、水稻、高粱、粟。

47、在另一优选例中，所述方法包括步骤：

48、(a)提供携带表达载体的农杆菌，所述载体含有本发明第二方面所述的核酸构建物；

49、(b)将植物细胞或组织或器官与步骤(a)中的农杆菌接触，从而所述核酸构建物转入所述植物细胞或组织或器官；

50、(c)选择已转入所述核酸构建物的植物细胞或组织或器官；和

51、(d)将步骤(c)中的植物细胞或组织或器官再生为植株，所述植株中的目的基因在病原体侵染状态下表达。

52、在另一优选例中，启动子仅在病原体(比如镰孢菌)菌丝前沿邻近细胞特异表达。

53、本发明第八方面提供了一种本发明第二方面所述的核酸构建物、本发明第三方面所述的载体、本发明第四方面所述的宿主细胞、本发明第五方面所述的试剂、本发明第六方面所述的试剂盒的用途，用于制备能响应病原体侵染信号的植物。

54、本发明第九方面提供了一种本发明第一方面所述的启动子的用途，用于响应病原体侵染信号并启动目的基因特异性表达。

55、应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。