一种受外界盐调控表达的水稻启动子的应用

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及一种受外界盐调控表达的水稻启动子及其应用。

背景技术：

1、氨基酸在植物生长发育过程中起非常重要的作用，这是因为氨基酸是各种酶和蛋白质合成的基本元件，且是植物发育重要物质的前体或者氮供体。氨基酸在植物生物胁迫和非生物胁迫等抗逆上具有重要作用。天冬氨酸是代谢物生物合成的重要中心，能够对非生物胁迫和防御做出响应(han m,zhang c,suglo p,sun s,wang m,su t.l-aspartate:anessential metabolite for plant growth and stress acclimation.molecules,2021,26:1887.)。谷氨酸能够对盐、冷、热、干旱和病原体胁迫等环境胁迫做出响应(qiu xm,sunyy,ye xy.li zg.signaling role of glutamate in plants.frontiers in plantscience,2020,10:1743.)。氨基酸转运基因的表达改变可以增强植物的抗逆性。如ataap1表达增加后增加脯氨酸积累，有助于提高拟南芥幼苗的耐盐性(wang t,chen y,zhang m,chen j,liu j,han h,hua x.arabidopsis amino acid permease1 contributes to saltstress-induced proline uptake from exogenous sources.frontiers in plantscience,2017,8:2182.)。敲除ataap3和ataap6显著降低拟南芥根结线虫的侵染水平(pariyar sr,nakarmi j,anwer ma,siddique s,ilyas m,elashry a,grundler fm.aminoacid permease 6modulates host response to cyst nematodes in wheat andarabidopsis.nematology,2018,20:737-750.)。敲除atlht1基因增加了拟南芥对广谱病原体的抗性(liu g,ji y,bhuiyan nh,pilot g,selvaraj g,zou j,wei,y.amino acidhomeostasis modulates salicylic acid-associated redox status and defenseresponses in arabidopsis.plant cell,2010,22:3845-3863.)。

2、氨基酸转运基因根据其编码的氨基酸序列相似性和氨基酸吸收特性分为两个家族：氨基酸/生长素通透酶(aaap)家族和氨基酸多胺有机阳离子(apc)家族。aaap可进一步分为氨基酸通透酶(aaps)、赖氨酸和组氨酸转运蛋白(lhts)、γ-氨基丁酸转运蛋白(gats)、脯氨酸转运蛋白(prots)、吲哚-3-乙酸转运蛋白(auxs)、芳香族和中性氨基酸转运蛋白(ants)以及类似氨基酸转运蛋白(atls)。apc家族有阳离子氨基酸转运蛋白(cats)、氨基酸/胆碱转运蛋白(acts)和l型氨基酸转运蛋白(lats)(zhao h,ma h,yu l,wang x,zhaoj.genome-wide survey and expression analysis of amino acid transporter genefamily in rice(oryza sativa l.).plos one,2012,7(11):e49210.)。在拟南芥中，atant1主要转运芳香族和中性氨基酸(chen l,ortiz-lopez a,jung a,bush dr.ant1,anaromatic and neutral amino acid transporter in arabidopsis.plant physiology,2001,125(4):1813-1820.)。

3、水稻中存在80多个氨基酸转运基因，研究发现，osaap6在种子中表达，与籽粒蛋白含量正关联，影响稻米品质(peng b,kong h,li y,wang l,zhong m,sun l,hey.osaap6functions as an important regulator of grain protein content andnutritional quality in rice.nature communications,2014,5:4847.)。osaap3特异性转运碱性和芳香族氨基酸(taylor mr,reinders a,ward jm.transport function ofrice amino acid permeases(aaps).plant and cell physiology,2015,56(7):1355-1363.)。降低或者敲除osaap3的表达，水稻分蘖芽伸长加快形成更多的分蘖数，增加水稻产量和氮利用效率(lu k,wu b,wang j,zhu w,nie h,qian j,fang,z.blocking amino acidtransporter osaap3 improves grain yield by promoting outgrowth buds andincreasing tiller number in rice.plant biotechnology journal,2018,16(10):1710-1722.)。osaap5主要调控碱性氨基酸(赖氨酸、精氨酸)和中性氨基酸(缬氨酸、丙氨酸)的转运，降低osaap5的表达能导致水稻分蘖和籽粒产量增加(wang j,wu b,lu k,weiq,qian j,chen y,fang z.the amino acid permease 5(osaap5)regulates tillernumber and grain yield in rice.plant physiology,2019,180(2):1031-1045.)。osaap4的两种剪接体通过调控不同浓度的中性氨基酸分配，并通过氮代谢和激素途径正调控水稻分蘖和产量(fang z,wu b,ji y.the amino acid transporter osaap4contributes to rice tillering and grain yield by regulating neutral aminoacid allocation through two splicing variants.rice,2021,14:2.)。

4、以上表明多种氨基酸在植物生长发育上重要调控作用，但对氨基酸转运基因在其他方面的调控作用研究较少。到目前为止，关于水稻osant1基因及其启动子对水稻的生物学影响没有任何报道。本发明发现osant1基因的启动子序列能够受外界盐诱导启动基因在根和片中高表达，在基因工程应用中可以增加目的基因在根和叶片部位的局部表达量，加强氨基酸物质从外界环境吸收或者在根部积累以达到耐盐生长效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种受外界盐调控表达的水稻氨基酸转运蛋白基因家族成员osant1基因的启动子的应用。

2、本发明的目的通过下述技术方案实现：

3、本发明以水稻的ant基因家族成员osant1基因的启动子(seq id no.1所示)为对象，首先将构建好的启动子-gus表达载体通过农杆菌介导转化到水稻成熟胚诱导的愈伤组织中，得到转基因植株后鉴定阳性植株，继而得到t1代转基因植株，得到t2代成熟种子。然后在t2代种子生长的小苗时期在盐处理后进行gus组织化学染色，分别对其植株的根、叶组织进行染色，测定gus表达活性，分析其时空表达特异性，为以后探究如何调控耐盐与生长平衡提供新的思路。结果发现该启动子活性能受外界盐的强烈诱导，促进下游基因在水稻的根和叶中特异性表达。将该启动子应用于转基因工程中，可在外界盐诱导下促进氨基酸的吸收与运输，促进水稻耐盐生长，也可以使在该启动子下的目的基因的表达产物特异的在根和叶片部位积累，增加局部表达量。因此，osant1基因的启动子在转基因工程中有良好的应用前景。

4、一种osant1基因的启动子在水稻中的应用，为外界盐诱导下该启动子能够启动下游基因在水稻根和叶中高表达。

5、所述的启动子的序列如seq id no.1所示，或为对seq id no.1所示的序列进行取代、添加和/或缺失一个或几个核苷酸获得的不影响下游基因表达、具有同等功能的dna序列。

6、实现所述的应用的方法包括如下步骤：构建osant1基因的启动子-目的基因的表达载体，再将表达载体导入水稻中得到转基因水稻，转基因水稻在外界盐诱导下能促进目的基因在根和叶中表达。

7、所述的表达载体的骨架载体优选为pcambia-1391z载体。

8、所述的盐诱导为为nacl诱导，nacl的浓度优选为100mm。

9、本发明发现了osant1基因的启动子活性能受外界盐的诱导，将该启动子用于转基因水稻中在盐诱导下可使其下游基因在水稻的根和叶中能特异性表达，该启动子在转基因工程中有良好的应用前景。本发明为以后探究如何通过吸收和转运氨基酸来促进水稻耐盐并生长有重要意义。