[发明专利]一种高羊茅耐低氮胁迫基因Fa14‑3‑3C的编码序列及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，具体涉及一种高羊茅耐低氮胁迫基因Fa14-3-3C的编码序列及其应用。

背景技术

氮元素是影响植物生长发育的主要营养元素之一，其参与植物有机体的结构组成，也参与植物生理代谢反应。因此，合理施用氮肥对提高作物产量起到极大的促进作用，但近年来农业生产中氮肥的过量施用导致地下水硝酸盐含量超标、地表水富营养化等环境问题。我国是氮肥消费大国，并且氮肥使用量仍呈递增的趋势，然而作物对人工施加氮肥的利用率只有50％左右，因此培育耐低氮肥胁迫的作物新品种对高效生产以及保护环境都有极其重要的意义。

高羊茅是主要的冷季型牧草和草坪草，在水土保持、环境保护、城市绿化和运动场建植上发挥着重要的作用。但作为一种禾本科牧草，在其栽培和种子生产过程中对氮肥的依赖性很强，因此，培育经济环保的耐低氮高羊茅新品种，对有效降低草地栽培管理成本，减少环境污染，促进草地农业生产可持续发展有重要促进作用。

由于氮元素对植物生长以及农业生产等至关重要，前人从氮元素的吸收、转运、同化、转移、再生以及碳氮平衡等方面进行了系统的研究。发现并阐述了多个家族基因的功能，其中包括NRT、NAXT、NAR 等家族基因(响应NO₃^-)，AMT家族基因(响应NH₄⁺)，ProT、LHT、AAP 等家族基因(响应有机氮)，并且这些基因在多个物种中的功能保守。除直接参与氮元素代谢的基因外，许多基因间接受氮元素含量的调节，14-3-3家族基因是其中之一。在高羊茅中，4个14-3-3家族基因能够显著被高温、高盐、干旱以及低氮诱导表达，然而其具体响应机制以及利用方式还没有研究，弄清该家族基因对植物在低氮胁迫下的形态、生理生化以及基因表达的影响，进一步利用基因工程技术培育抗低氮胁迫的种质资源，对减少环境污染，培育氮高效利用新品种有重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种高羊茅Fa14-3-3C的核苷酸序列和氨基酸序列以及它在植物耐低氮胁迫中的应用，通过过量表达 Fa14-3-3C来改变植物对低氮胁迫的耐受性，为在低氮胁迫条件下改善作物抗逆性提供保证，以便培育耐低氮作物新品种，减少生产过程中氮肥使用量，减少生产成本的同时保护生态环境。

本发明是这样实现的：

一种高羊茅Fa14-3-3C的编码序列，它具有如序列表中SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，或与SEQ ID NO：1所示的DNA序列至少有70％同源性的核苷酸序列；或具有编码序列表中SEQ ID NO：2 所示的氨基酸序列的多核苷酸；或者是将SEQ ID NO：2的氨基酸残基序列经过一个以上氨基酸残基的取代、缺失或添加，具有与SEQ ID NO：2的氨基酸序列至少有70％同源性的序列。

高羊茅Fa14-3-3C的编码序列是序列表中SEQ ID NO：2所示的蛋白质属于14-3-3蛋白家族。

高羊茅Fa14-3-3C定位于细胞质。

高羊茅Fa14-3-3C能被低氮胁迫诱导表达。

高羊茅Fa14-3-3C的编码序列在调节植物耐低氮胁迫中的应用。

将高羊茅Fa14-3-3C基因转入植物中，以提高植物耐低氮胁迫能力。

所述的低氮胁迫是指土壤中氮含量为0～25mMol/L。

所述的植物为水稻、玉米、高粱、皇竹草、狼尾草、黑麦草、燕麦、鸭茅、蔬菜、果树或烟草。

在野生型拟南芥中过量表达Fa14-3-3C，能显著增加植物在低氮条件下的生物产量，并且增加幅度与Fa14-3-3C的表达量正相关。

定量观察高羊茅Fa14-3-3C过表达植株根系生长，发现在正常条件下转基因植物与野生型没有显著区别，而在低氮胁迫处理条件下，14-3-3C过表达植株根长显著比野生型要长，说明Fa14-3-3C能够正向调节植物对低氮胁迫的耐受性。

有益效果

本发明是国内外首次公开详细报道高羊茅Fa14-3-3C的序列，目前其过量表达可增强植物对低氮胁迫耐受性的功能还没有相关报道。本发明实验结果表明在野生型拟南芥中过量表达高羊茅Fa14-3-3C 能够显著促进植物生物产量，并且生物产量增加程度与Fa14-3-3C表达量呈正相关。在低氮胁迫条件下，高羊茅Fa14-3-3C转基因植物根长比野生型显著增加，其耐受低氮胁迫能力增强。因此本发明提出可利用过量表达高羊茅Fa14-3-3C来改变植物对低氮耐受性，并选育耐低氮胁迫的新品种，减少生产过程中氮肥的使用量，实现经济环保农业目的。