[发明专利]一种培育植物根系发育增强并延缓叶片衰老的转基因植物的方法

说明书

本发明公开了一种培育植物根系发育增强并延缓叶片衰老的转基因植物的方法，将SEQ ID NO：1所示基因导入倒目的植物体内并稳定表达和遗传，得到与非转基因对照植物相比根系发育增强且延缓衰老的转基因植物。转基因植物能够明显促进根系的生长和发育，并在生育后期明显增强功能叶片的光合作用，延迟叶片叶绿素的降解，延缓转基因植株的衰老，进而提高作物产量。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，尤其是一种增强植物根系生长发育并延缓叶片衰老的转基因植物的培育方法。

背景技术

小麦是世界上最重要的粮食作物之一，其总面积、总产量及总贸易额均居粮食作物之首。小麦产量的提高对世界粮食安全具有极其重要的作用。氮是作物必需的营养元素，自20世纪80年代以来，氮肥在小麦生产中的投入成为其增产的有力措施之一，但是大量氮肥的投入，不仅降低了氮素利用效率，同时也带来了资源的浪费以及水体的富营养化等一系列环境问题，威胁人类健康和生态环境安全。目前人们在两个方面进行调节来提高氮素利用效率，一是提高根质膜对NH4+的吸收能力；二是改进对氮敏感性高的根部结构，即扩大根的吸收面积。作物地上部及生长能力与地下部根系活力直接相关。根系发达、分布深广、活力强、不早衰是营养物质吸收合成运转正常、叶色青翠、谷草比值高的可靠保证。根系活力强，叶片功能期持续时间长，叶绿素含量下降速度慢，是作物最终获得高产的可靠保障。因此，培育发达的根系植物，有利于植物从土壤中获取养分和水分，从而促进植物的生长发育和产量形成。

根系既是植物从土壤中吸收养分和水分的器官，也是很多物质同化、转化或合成的场所，还是与地上部进行物质交流的代谢器官。根系状况直接影响着地上部分的生长发育及产量的形成，是制约小麦产量潜力进一步发挥的关键因素。对于如何利用根系改良在小麦这种重要粮食作物的生产实践中克服水分、养分和气象条件限制，充分发挥小麦增产潜力，人们已发现和掌握的知识、技术手段还极为有限。谷氨酰胺合成酶（GS）在高等植物氮代谢中起着重要的作用，是催化谷氨酸和氨形成谷氨酰胺进行氮代谢过程中的关键酶；高等植物中谷氨酰胺合成酶分为胞质型（GS1）和质体型（GS2）两大类；GS1 主要同化从土壤吸收的初级铵及再同化植物体内N 循环途径释放的铵，在植物组织中广泛存在；GS2 可以同化光呼吸过程所释放的氨，主要存在于叶绿体等质体中。目前在国内外尚未有关于增强GS在植物中表达增强根系发育，延缓生育后期植株衰老的技术方案的相关技术报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种增强植物根系生长发育并延缓其衰老的基因及利用此基因构建转基因植物的方法，转基因植物能够明显促进根系的生长和发育，并在生育后期明显增强功能叶片的光合作用，延迟叶片叶绿素的降解，延缓转基因植株的衰老，进而提高作物产量。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

与植物根系发育及延缓衰老相关的基因，其核苷酸序列如序列表中的SEQ ID NO：1所示。

上述基因编码的蛋白质，其氨基酸序列如序列表中的SEQ ID NO：2所示。

上述基因的启动子，其核苷酸序列如序列表中的SEQ ID NO：3所示。

上述基因的扩增引物，其正向引物的核苷酸序列如序列表中的SEQ ID NO：4所示，其反向引物的核苷酸序列如序列表中的SEQ ID NO：5所示。

上述启动子的扩增引物，其正向引物的核苷酸序列如序列表中的SEQ ID NO：6所示，其反向引物的核苷酸序列如序列表中的SEQ ID NO：7所示。

增强植物根系生长发育并延缓其衰老的方法，将SEQ ID NO：1所示基因导入倒目的植物体内并稳定表达和遗传，得到与非转基因对照植物相比根系发育增强且延缓衰老的转基因植物。