[發明專利]一種植物響應氮磷調控重要基因GmNLA4的應用

有效

• 申請號: 202210726910.2
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN115125255B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 田江;周明;雅雪;梁翠月
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;A01H5/06;A01H6/54
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 趙崇楊

本發明公開了一種植物響應氮磷調控重要基因GmNLA4的應用。本發明提供大豆E3泛素連接酶GmNLA4基因和GmNLA4蛋白在調控植物根系氮磷協同中的應用，其核苷酸和氨基酸序列依次如SEQ?ID?NO:1～2所示。本發明研究顯示，干涉表達植物中GmNLA4后，其表達量降低，植物根部的全磷濃度增加，表明GmNLA4基因負調控大豆根部的磷平衡；同時在低氮脅迫下，干涉GmNLA4表達后，也會顯著增加大豆離體毛根的全磷濃度，表明GmNLA4參與了低氮脅迫下對大豆根部的磷平衡調控；因此，通過GmNLA4能調節植物根部的全磷濃度，改善土壤中磷缺乏的問題，降低磷肥的施用。

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域。更具體地，涉及一種植物響應氮磷調控重要基因GmNLA4的應用。

背景技術

氮素和磷素不僅是植株生長發育所需的大量元素，而且還參與了參與許多重要的生化反應和代謝過程，包括能量轉移、氧化磷酸化、酶活性調節和細胞信號傳導等過程。在農業生產中，肥料的使用是增加作物產量的有效途徑之一。但是，由于農業系統低效的氮磷利用效率，大部分施用的氮磷肥不能被植物吸收并流失到環境中。過多的施用氮肥和磷肥會增加氮磷在排水系統中的浸出，釋放出活性溫室氣體，污染對流層，導致全球變暖，加速河流富營養化和土壤酸化等嚴重問題。因此，了解氮、磷元素之間的相互關系，對培育養分高效利用作物品種，減少肥料用量具有重要意義。

在自然環境中生長的植物總是面臨著土壤中不斷變化的養分，特別是氮磷養分的變化，氮和磷是植物生長發育所必需的兩種主要元素，植物在長期的適應過程中進化出了相應的策略來協調氮和磷利用。由于植物的磷利用效率較低，多數磷常常不能為植物所吸收利用，而土壤中磷利用率也很低，常常依靠大量施磷以保證和增加可利用磷。但過度的磷施用會導致成本增加、水土污染、磷礦資源枯竭等許多負面影響和潛在危機。而植物在酸性土壤會受到生長抑制，由于過高的H⁺濃度危害植物，會在植物生長和產量表現出對有效磷的缺乏。因此，提高作物在酸性土壤中或低磷/氮脅迫下的適應性對農業生產有重要意義。而早期在煙草、大麥和菜豆中的研究發現，與正常磷濃度處理相比，磷饑餓處理降低了植株對硝酸鹽的吸收和同化，揭示了低磷脅迫會抑制植物對硝酸鹽的吸收，從而影響氮的吸收和利用效率。對禾本科作物的研究發現，當氮:磷的供應比為15:1時，植株的生物量達到最大值。氮磷供應比例的變化對植株的磷濃度、氮磷比例以及植株對氮和磷的吸收速率有十分顯著的影響，適宜的氮磷供應比例對作物的籽粒產量和生產性能的影響大于氮和磷的絕對供應量。

氮限制適應因子(NITROGEN?LIMITATION?ADAPTATION，NLA)是植物中的一類RING型的E3泛素連接酶，含有SPX和RING兩個蛋白結構域。近年來以模式植物擬南芥和水稻為研究材料，揭示了NLA作為泛素化途徑中的E3泛素連接酶，可以和E2泛素結合酶PHO2互作，協同調控了下游磷轉運蛋白的泛素化降解，進而調控擬南芥和水稻植株的磷平衡。NLA基因家族在擬南芥和水稻等雖已被克隆及報道，但其在豆科作物氮磷信號網絡方面的生物學功能并不清楚。大豆屬于我國主要的農作物之一，關于大豆中參與氮磷脅迫調控的基因還鮮有報道。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服上述問題的缺陷和不足，提供一種植物響應氮磷調控重要基因GmNLA4的應用。

本發明的第一個目的是提供基因GmNLA4基因或GmNLA4蛋白或其表達抑制劑的應用。

本發明的第二個目的是提供一種提高大豆根系全磷濃度的產品。

本發明的第三個目的是提供一種提高大豆根系全磷濃度的方法。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：