[發明專利]一種促進處于低氮條件下植物生長的方法

無效

• 申請號: 200710064711.5
• 申請日: 2007-03-23
• 公開（公告）號: CN101270355A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 王道文;謝鈺容;安學麗;秦煥菊;劉昕
• 申請（專利權）人: 中國科學院遺傳與發育生物學研究所
• 主分類號: C12N15/09
• 分類號: C12N15/09;C12N15/82;C12N15/29
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明涉及一種促進植物生長的方法，尤其涉及采用基因工程手段促進處于低氮條件下植物生長的方法，屬于植物基因工程領域。

背景技術

氮素是植物生長和發育所必需的大量元素，是植物體內許多重要有機物的主要成分。雖然氮素在生態圈中以多種形式存在，但是植物一般只能利用土壤中現成的有效態氮，包括無機氮(硝態氮和銨態氮)和有機氮(氨基酸)。土壤中這種有效氮含量是很低的，大部分耕地的土壤全氮含量都在0.2％以下，甚至低于0.075％，因此植物的生長發育經常受到氮素供應的嚴重不足，氮素脅迫已經成為限制植物生長發育的最大因子。雖然大量投入氮肥能暫時緩解這種不足，但是也造成了巨大的負面影響。因此，正如Clark等(2000)指出：人類在通過“施用氮肥改變土壤環境滿足植物需要方面取得了巨大成績”，但這種途徑“并不是最實用和最經濟的辦法”，可以“運用遺傳學方法提高植物對土壤環境逆境的適應性”，這樣既可以“降低生產成本”，又可以“減少大量施用化肥所造成的環境污染”，而且對“動物和人類的營養有益”。

由于植物氮素養分主要來源于土壤，一般認為土壤全氮含量低于0.2％即屬于缺氮，低于0.075％屬于嚴重缺氮。我國土壤全氮含量的基本分布特點是：東北平原較高，黃淮海平原、西北高原、蒙新地區較低，華東、華南、中南、西南地區中等。大體呈現南北較高，中部略低的分布。但南方略高主要指水稻土，旱地含氮量很低。我國農田相對嚴重缺氮的土壤主要分布在我國的西北和華北地區。如果把土壤全氮含量等于0.075％作為嚴重缺氮的界限，嚴重缺氮耕地超過面積一半的有山東、河北、河南、陜西、新疆等五個省區。我國現有耕地20.16億畝(約1.34億公頃)，缺氮耕地4.7億畝，占耕地33.6％，全國30％的省份耕地缺氮。

擬南芥(Arabidopsis?thaliana)以其基因組很小、生長周期較短等優點成為研究高等植物的模式系統。隨著近年來多項基因組計劃的逐步實施和分子生物學的迅猛發展，基因表達芯片技術也得到快速發展，使得擬南芥的生物資源越來越豐富。

AtLNT1屬于擬南芥MYB超級家族。MYB超級家族是擬南芥最大的基因家族，共有近200個成員，通常分為3個亞族：R2R3-MYB(具有兩個相鄰的MYB重復結構)，R1R2R3-MYB(具有三個相鄰的MYB重復結構)和MYB類似基因亞族(該亞族成員間沒有同源性，但都具有一個MYB重復結構)(Rosinski，J.A.and?Atchley，W.R.1998.Molecular?evolution?of?the?Myb?family?of?transcription?factors：evidence?forpolyphyletic?origin.J?Mol?Evol.46：74-83；Jin，H.and?Martin，C.1999.Multifunctionality?and?diversity?within?the?plant?MYB-gene?family.Plant?Mol?Biol.41：577-585；Stracke，R.，Werber，M.and?Weisshaar，B.2001.The?R2R3-MYB?gene?familyin?Arabidopsis?thaliana.Curr?Opin?Plant?Biol.4：447-456.)。AtLNT1(GenBankAccession?NM_123085)屬于MYB相關基因亞族。R2R3-MYB基因亞族參與許多生理和生化過程，包括次生代謝調節(Baudry，A.，Heim，M.A.，Dubreucq，B.，Caboche，M.，Weisshaar，B.and?Lepiniec，L.2004.TT2，TT8，and?TTG1?synergistically?specify?theexpression?of?BANYULS?and?proanthocyanidin?biosynthesis?in?Arabidopsis?thaliana.Plant?J.39：366-80)、細胞形態發生調控(Higginson，T.，Li，S.F.and?Parish，R.W.2003.AtMYB103?regulates?tapetum?and?trichome?development?in?Arabidopsis?thaliana.PlantJ.35：177-192.)、分裂組織形成和花、種子發育的調控(Steiner-Lange，S.，Unte，U.S.，Eckstein，L.，Yang，C.，Wilson，Z.A.，Schmelzer，E.，Dekker，K.and?Saedler，H.2003.Disruption?of?Arabidopsis?thaliana?MYB26?results?in?male?sterility?due?to?non-dehiscentanthers.Plant?J.34：519-528.)、細胞周期控制(Araki，S.，Ito，M.，Soyano，T.，Nishihama，R.and?Machida，Y.2004.Mitotic?cyclins?stimulate?the?activity?of?c-Myb-like?factors?fortransactivation?of?G2/M?phase-specific?genes?in?tobacco.J?Biol?Chem.279：32979-88)，還參與防衛和逆境脅迫反應(Stockinger，E.J.，Mao，Y.，Regier，M.K.，Triezenberg，S.J.and?Thomashow，M.F.2001.Transcriptional?adaptor?and?histone?acetyltransferaseproteins?in?Arabidopsis?and?their?interactions?with?CBF1，a?transcriptional?activatorinvolved?in?cold-regulated?gene?expression.Nucleic?Acids?Res.29：1524-1533；Nagaoka，S.and?Takano，T.2003.Salt?tolerance-related?protein?STO?binds?to?a?Mybtranscription?factor?homologue?and?confers?salt?tolerance?in?Arabidopsis.J?Exp?Bot.54：2231-2237；.)，以及光和激素信號傳導(Newman，LJ.，Perazza，D.E.，Juda，L.andCampbell，M.M.2004.Involvement?of?the?R2R3-MYB，AtMYB61，in?the?ectopiclignification?and?dark-photomorphogenic?components?of?the?det3?mutant?phenotype.Plant?J.37：239-50.)等；R1R2R3-MYB只在細胞周期和分化方面具有保守的功能(Ito，M.，Araki，S.，Matsunaga，S.，Itoh，T.，Nishihama，R.，Machida，Y.，Doonan，J.H.andWatanabe，A.2001.G2/Mphase-specific?transcription?during?the?plant?cell?cycle?ismediated?by?c-Myb-Like?transcription?factors.Plant?Cell?13：1891-1905.)；MYB相關基因亞族的功能一直以來很少受到重視，只有少數CCA1類似基因研究表明與植物生理節律的維持相關(Kuno，N.，Moller，S.G.，Shinomura，T.，Xu，X.M.，Chua，N.-H.andFuruya，M.2003.The?novel?MYB?protein?EARLY-PHYTOCHROME-RESPONSIVE1is?a?component?of?a?slave?circadian?oscillator?in?Arabidopsis.Plant?Cell，15：2476-2488.)，以及CPC類似基因在細胞形態發生上具有功能(Kirik，V.，Simon，M.，Huelskamp，M.and?Schiefelbein，J.2004.The?ENHANCER?OF?TRY?AND?CPC1?geneacts?redundantly?with?TRIPTYCHON?and?CAPRICE?in?trichome?and?root?hair?cellpatterning?in?Arabidopsis.Dev?Biol.268：506-13.)。盡管MYB超級家族的功能繁多，但是目前為止尚無具有在低氮逆境發揮功能的報道。