[发明专利]水稻硝酸盐转运蛋白NRT1.1B在提高植物氮利用效率中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体为一种水稻硝酸盐转运蛋白NRT1.1B在提高植物氮利用效率中的应用。

背景技术

在各种营养元素中，氮在植物生命活动过程中占据首要地位。氮是植物体内许多重要化合物，如核酸(DNA、RNA)、蛋白质(包括酶)、磷脂、叶绿素、光敏素、维生素(B1、B2、B6等)、植物激素(IAA、CTK)、生物碱等组成成分，所以氮素在维持和调节植物生理功能上具有多方面的作用。但在自然的土壤环境中，可以被植物直接吸收利用的氮源含量较低，所以氮是影响植物生长发育的一个重要限制因素。为促进作物增产，氮肥在农业中被大量使用。上世纪80年代以来，我国氮肥用量急剧增加，在占世界7％的耕地上消耗了全球35％的氮肥。中国粮食年产量从1981年(3.25亿吨)至2008年(5.29亿吨)增长了63％，而氮肥消费量却增长了近2倍。氮肥的大量使用不但增加了生产成本，而且还导致一系列严重的环境问题。在施加的氮肥中，只有不到30％可以被作物所吸收，而大部分残留的氮肥会导致严重的土壤酸化以及水体富营养化。而我们国家的土壤酸化以及水体富营养化的面积正呈现逐年增大的趋势。此外，氮肥的生产会消耗大量能源，据统计每生产1吨氮肥需要消耗2800千克的优质煤及1600度电能，由此会造成大量碳排放，对大气产生严重污染。此外，我们国家还面临粮食生产的巨大缺口，需要逐年提高粮食产量。因此，氮肥过量使用对农业可持续发展提出战略性的挑战。提高作物的氮肥利用效率，减少氮肥在农业中的使用将会是解决这一系列问题的关键。

水稻作为最重要的粮食作物之一，超过世界三分之一的人口以稻米为主食。水稻根系具有非常发达的通气组织，使其根际微环境中易发生硝化作用，因此水稻中大约40％的氮源是以硝酸盐的形式被吸收。籼稻(indica)与粳稻(japonica)是亚洲栽培稻的两个主要的亚群，而且籼稻表现出更强的硝酸盐利用能力。利用籼稻与粳稻硝酸盐利用能力的差异，对相关的基因位点进行分离鉴定，进而实现利用关键基因位点培育氮高效的水稻新品种。氯酸盐是硝酸盐的毒性类似物，可以被硝酸盐转运蛋白吸收，进而在硝酸还原酶的作用下转化为对植物具有毒害作用的次氯酸盐。在拟南芥中，利用氯酸盐进行毒性筛选，已获得多个与硝酸盐利用相关的突变体，并成功鉴定了相关的基因。氯酸盐处理后，植物会表现出明显的生长停滞及叶片黄化坏死等毒害表型，因此可以使用氯酸盐敏感性作为水稻硝酸盐利用能力的评价指标，对导致籼稻与粳稻氮利用效率差异相关基因位点进行鉴定。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种水稻硝酸盐转运蛋白NRT1.1B及其编码基因在提高植物氮利用效率中的应用。

上述应用中，所述硝酸盐转运蛋白NRT1.1B的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。

上述应用中，所述硝酸盐转运蛋白NRT1.1B的编码基因序列如SEQ ID No.1第1-1791位核苷酸分子所示。

上述应用中，所述氮利用率的提高为硝酸盐含量或硝酸盐转运能力的提高。

上述应用中，所述植物为单子叶植物或双子叶植物；所述单子叶植物具体为水稻。

本发明的另一个目的是提供一种构建转基因植物的方法。

上述所述构建转基因植物的方法包括如下步骤：使权利要求1所述蛋白质在受体植物中过表达，获得氮利用率提高的转基因植株。

上述方法中，所述使权利要求1所述蛋白质在受体植物中过表达的方法为：向受体植物中导入SEQ ID No.1所示的硝酸盐转运蛋白NRT1.1B的编码基因序列，得到转基因植物；转基因植物与受体植物相比，氮利用效率提高。

上述方法中，所述氮利用效率的提高为硝酸盐含量的提高。

本发明最后一个目的是提供一种构建近等基因系植物的方法。

上述所述构建近等基因系植物的方法包括如下步骤：将供体亲本与受体亲本进行杂交，再与受体亲本继续多次回交，得到近等基因系植物；近等基因系植物与受体亲本和供体亲本相比，氮利用率提高。

上述方法中，所述的氮利用率提高体现在如下方面中的至少一种：

(1)硝酸盐含量；

(2)氯酸盐敏感性；

(3)植物的株型；

(4)单株的产量；

(5)单株的分蘖数；

(6)小区产量；