[發(fā)明專利]來源于擬南芥和小麥的氮素調(diào)控基因GDS1及其用途

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310063106.5
• 申請(qǐng)日: 2023-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN116103314A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王勇;樊紅梅;權(quán)姝璇;葉晴;劉瑋;朱寧;張曉琪;齊盛東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;C07K14/415;C12N15/84;A01H5/00;A01H6/46;A01H6/20
• 代理公司: 山東譽(yù)豐合創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37384
• 代理人: 薛鵬喜

本發(fā)明公開了來源于擬南芥和小麥的氮素調(diào)控基因GDS1及其用途，屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首次在擬南芥中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的能夠在低氮和高氮條件延緩葉片衰老的氮素調(diào)控基因AtGDS1；該AtGDS1基因同時(shí)還能提高低氮和高氮條件下植物的株高、果莢長度、籽粒大小、千粒重、單株產(chǎn)量以及氮素利用率?；贏tGDS1基因，本發(fā)明進(jìn)一步在小麥中發(fā)現(xiàn)了TaGDS1基因，其能提高低氮和高氮下小麥的粒子大小、百粒重和單株產(chǎn)量。本發(fā)明為低氮和高氮條件下均具有較高氮素利用效率的高氮效作物品種的培育提供了新的思路和方向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及來源于擬南芥和小麥的氮素調(diào)控基因GDS1及其用途。

背景技術(shù)

氮素是植物生長發(fā)育所必需的大量元素之一，能夠調(diào)控植物代謝和生長發(fā)育的諸多過程，如氮素的吸收和同化(Xu?et?al.,2016)、次生代謝(如花青苷合成)(Fritz?etal.,2006)、根系構(gòu)型(Gan?et?al.,2012)、種子萌發(fā)(Alboresi?et?al.,2005)和葉片衰老(Aguera?et?al.,2010；Zhao?et?al.,2011；Meng?et?al.,2016；Liu?et?al.,2017；Park?etal.,2014,2018,2019)等。葉片衰老是葉片發(fā)育的最后階段，是由葉綠素和葉綠體降解、大分子物質(zhì)分解和營養(yǎng)物質(zhì)重新分配引起的發(fā)育過程(Sakuraba?et?al.,2014)。

目前已經(jīng)鑒定了多個(gè)調(diào)控衰老的基因家族，如NAC、WRKY、bHLH、MYB、C2H2?zincfinger、AP2-EREBP和bZIP家族等(Miao?et?al.,2004；Buchanan-Wollaston?et?al.,2005；Guo?etal.,2006；Smykowski?et?al.,2010；Song?et?al.,2014；Guo?et?al.,2017；Wang?etal.,2021；Yu?etal.,2021；Zhang?et?al.,2021；Zhang?et?al.,2022)。自然界中多種生物和非生物脅迫會(huì)引起植物葉片衰老，如干旱、高溫、高鹽、黑暗、激素、病原菌侵染和營養(yǎng)缺乏等(Lim?et?al.,2007；Aguera?et?al.,2010；Balazadeh?et?al.,2010；Song?et?al.,2014；Liebsch?et?al.,2016；Zhang?et?al.,2018；Yu?et?al.,2021；Li?et?al.,2021)。

前人的研究表明低氮會(huì)誘導(dǎo)葉片衰老，以滿足幼嫩和發(fā)育中的組織對(duì)氮的需求(Aguera?et?al.,2010)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，缺氮往往會(huì)引起作物早衰，導(dǎo)致產(chǎn)量下降；施用氮肥則能夠抑制低氮引起的衰老，保證作物的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。另一方面，大量施氮導(dǎo)致作物的氮素利用效率降低，造成一系列的環(huán)境問題，如土壤酸化和水體富營養(yǎng)化等(Guo?et?al.,2010；Zhang?et?al.,2015；Shin?et?al.,2020；Wu?et?al.,2020；Liu?et?al.,2021)。因此，培育低氮晚衰高產(chǎn)的新品種對(duì)于提高較低供氮條件下作物的產(chǎn)量和氮素利用效率、推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供來源于擬南芥和小麥的氮素調(diào)控基因GDS1及其用途。

本發(fā)明的第一方面，提供GDS1基因作為氮素調(diào)控基因在如下(1)-(4)至少一項(xiàng)中的應(yīng)用：

(1)延緩低氮和高氮下植物的葉片衰老；

(2)提高低氮和高氮條件下植物的株高、果莢長度、籽粒大小和粒重；

(3)提高低氮和高氮條件下植物的單株產(chǎn)量和氮素利用率；

(4)培育高氮效作物品種；

所述GDS1基因的核苷酸序列如SEQ?ID?No.1、SEQ?ID?No.3-SEQ?ID?No.8任一所示。