[發(fā)明專利]硝酸根運輸基因OsNRT1.9a在水稻選育中的應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711378092.7
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108118062B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設計）人: 方中明;黃瑋婷;汪杰;朱煒;呂凱
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢生物工程學院
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭勁松

本發(fā)明公開了硝酸根運輸基因OsNRT1.9a在水稻選育中的應用，屬于植物基因工程領域。OsNRT1.9a基因編碼蛋白質(zhì)的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，cDNA序列如SEQ ID NO.2所示。本發(fā)明通過構(gòu)建水稻OsNRT1.9a基因超表達植株、OsNRT1.9a基因干擾植株，發(fā)現(xiàn)通過提高OsNRT1.9a基因表達，可以使正常的水稻分蘗數(shù)增加，單株灌漿粒數(shù)和單株產(chǎn)量增加，因此OsNRT1.9a基因可用于水稻選育中以提高水稻產(chǎn)量。OsNRT1.9a基因在闡述氮素影響植物生長及發(fā)育過程方面以及在水稻株型改良方面具有重要的應用價值。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于植物基因工程領域，具體涉及硝酸根運輸基因OsNRT1.9a在水稻選育中的應用。

背景技術(shù)

中國水稻種植面積占世界作物總種植面積的20％，但氮肥施用量卻占到世界總施用量的37％；1995年中國氮肥生產(chǎn)量和使用量已達世界第一位，但氮肥使用效率較低，氮肥的施用量已較50年前增長20倍，按這種趨勢，預計到2050年，將會再翻3倍。氮肥施用過量會導致水體富營養(yǎng)化等生態(tài)污染問題[徐國華，范曉榮.水稻硝轉(zhuǎn)運蛋白基因OsNRT1.1a和OsNRT1.1b的功能研究.南京農(nóng)業(yè)大學，2011：4-6]。更多的氮素營養(yǎng)通過反硝化作用、水土流失、自然揮發(fā)、微生物利用等途徑遭到浪費。

如果將氮素的吸收效率提高1％，就相當于每年節(jié)約了十多億美元的開支。從中國國情分析，擴大種植面積提高總產(chǎn)量的潛力已經(jīng)很有限，唯一的出路是在有限的土地上生產(chǎn)出更多的稻谷，即提高單位面積產(chǎn)量。在過去的傳統(tǒng)耕作中，通過選擇氮利用效率更高的作物，來提高氮的利用效率；但與分子水平上的育種相比，這個過程顯得緩慢而低效[張洪程，戴其根.水稻氮素利用的基因型差異與生理機理研究.揚州大學，2008：10-13]。要提高氮利用率，必須從氮的分子吸收機制中尋找突破口。硝酸根運輸基因家族分為低親和力硝酸根運輸基因與高親和力硝酸根運輸基因兩類[周詩毅.糖類和氨基酸對水稻誘導型高親和力硝酸鹽轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的影響.華中科技大學，2009：15-16]。通過氮同化作用，將硝態(tài)氮和銨態(tài)氮吸收并轉(zhuǎn)化為氨基酸，稱為氮的第一類吸收。通過對氮的運輸使種子營養(yǎng)物質(zhì)增加，增加飽滿度，稱為氮的第二類吸收，也就是氮的再利用[Kant S,Bi Y,Steven J,etal.Understanding plant response to nitrogen limitation for the improvement ofcrop nitrogen use efficiency.Journal of Experimental,2011,62(4):1499-1509]。增加氮吸收積累量或氮轉(zhuǎn)運量，都可以增產(chǎn)。因此，在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設中，通過分子育種手段來提高水稻對氮肥的利用效率，可以減少氮肥污染，還能增加產(chǎn)量。

NRT1/PTR家族(NRT1/PTR family,NPF)是指能夠介導2-3個氨基酸殘基的小分子肽及硝酸根等物質(zhì)進行跨膜運輸?shù)牡鞍譡Rentsch D,Schmidt S,Tegeder M.Transportersfor uptake and allocation of organic nitrogen compounds in plants.FEBS Let,2007,581:2281-2289]。NRT1/PTR家族成員參與了種子形成過程中蛋白質(zhì)的積累和萌發(fā)中蛋白降解后小分子多肽形式轉(zhuǎn)運[Martre P,Porter J R,Jamieson P D,et al.Modelinggrain nitrogen accumulation and protein composition to understand the sink/source regulations of nitrogen remobilization for wheat.Plant Physiol,2003,133:1959-1967]。目前關(guān)于NPF家族成員研究的報道很少，本發(fā)明涉及的OsNRT1.9基因是水稻NPF基因家族的一個硝酸根運輸基因。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)OsNRT1.9基因轉(zhuǎn)錄后加工能形成兩種剪接，其中第一種剪接形式OsNRT1.9a對水稻分蘗有極其重要的作用，可應用于植物株型改良從而使水稻增產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容