[发明专利]一种植物氮高效利用基因及其编码蛋白的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别涉及植物中提高氮利用效率的基因及其编码蛋白在农业中的应用。

背景技术

氮是生物体极其重要的一种大量元素，在植物生长中起到至关重要的作用。氮是构成生物基础结构的关键组分，它是组成氨基酸，蛋白质和遗传物质核苷酸的主要元素之一，因此氮素对于植物的生长和发育是必须的。植物从外界环境获取氮素主要通过3条途径：(1)直接吸收土壤中的铵或有机氮；(2)通过硝酸还原酶还原无机氮转化为植物可直接利用的有机氮；(3)通过固氮菌对N₂的固氮作用。氮营养的缺乏不仅可导致植物生长缓慢，产量下降，还可以使粮食作物籽粒蛋白质含量下降，从而降低其品质。由于氮对作物生产力有巨大的影响，近几十年来农业生产中大量使用氮肥，使得作物产量得到了很大提高，但是大量施用氮肥也造成了严重的资源浪费和环境污染问题。据报道，目前氮肥利用率比较低，国内平均氮肥利用率只有30％-40％，高产地区更低。事实上，20世纪90年代以来，我国氮肥施用量继续大幅提高，粮食产量却增长缓慢，一个重要原因是氮肥施用量已经过度，超过了植物能吸收利用的能力。植物不能吸收的硝态氮和铵态氮都极易通过径流和淋洗损失，并造成水体富营养化。硝态氮的反硝化和铵态氮的挥发都可使氮素通过气体形式损失，并对大气造成污染，造成温室效应，破坏臭氧层。

提高氮肥利用率，增加作物产量，同时减少浪费和污染已成为现代农业急需解决的问题。一方面要通过改进氮肥品质和施肥技术，更重要的是要提高植物对氮肥的吸收和利用效率，在减少氮肥施用量的条件下达到稳产甚至增产的目的。植物在长期进化过程中形成了一套有效的氮吸收和代谢的系统，对这套系统的生理过程及其分子遗传机制的研究，可以为培育高效利用氮肥的作物品种提供理论基础。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能提高植物氮利用效率的基因及其编码蛋白。

因此，本发明一方面涉及氮高效利用的基因AtNLP7，其核苷酸序列选自：

1)序列表中SEQ ID NO.1的DNA序列；或

2)在高严谨条件下可与序列表中SEQ ID NO.1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。

本发明另一方面涉及氮高效利用基因AtNLP7编码的蛋白，所述AtNLP7蛋白是如下(a)或(b)或(c)的蛋白：

(a)由序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白；

(b)将序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和缺失和/或添加且具有与(a)相同活性的由(a)衍生的蛋白质；

(c)其它基因编码的与SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白具有50％以上的氨基酸相似性的蛋白；

其中，SEQ ID NO.2由959个氨基酸残基组成。

优选地，本发明的氮高效利用基因编码的蛋白为氨基酸序列为SEQ ID NO.2的蛋白。

为了使(a)中的AtNLP7蛋白分泌到细胞质或培养基中或使其功能稳定，可在SEQ ID NO.2的氨基酸序列组成的蛋白质N端连接上信号肽，并且为了使(a)中的蛋白质便于纯化，可在SEQ ID NO.2的氨基酸组成的蛋白质N端或C端连接如表1所示的标签。

表1.标签序列