[发明专利]OsDNR1基因的应用

说明书

本发明公开了OsDNR1基因的应用。OsDNR1基因在提高水稻的氮肥利用效率与产量中的应用。籼稻OsDNR1基因启动子在提高水稻的氮肥利用效率与产量中的应用，所述的籼稻OsDNR1基因启动子序列如SEQ ID NO.3所示。我们利用华粳籼74背景下的68份单片段置换系材料进行QTL分析，鉴定到了影响硝态氮吸收速率的主效QTL位点，qDNR1。通过将籼稻中OsDNR1的优异等位变异引入到粳稻中，能够提高水稻的氮肥利用效率与产量。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，涉及OsDNR1基因的应用。

背景技术

水稻是我国第二大粮食作物，其种植总面积、总产量和单位面积产量均居全国粮食作物第二位(www.fao.org/faostat/zh/#data)。因此，水稻在中国粮食生产和农业发展中历来具有举足轻重的战略意义。水稻育种经历了一代代的改良。上世纪60年代，“绿色革命”的出现推动了半矮秆水稻和小麦新品种的育成和大面积推广，有效地解决了“高产与倒伏”之间的矛盾，实现了水稻单产的大幅度提升。然而，半矮秆水稻和小麦品种也表现出其生长发育对氮肥响应减弱的现象。由于根系对铵态氮和硝态氮吸收速率的下降，导致了氮肥利用效率(Nitrogen Use Efficiency，NUE)的降低(Li et al.,2018)。我国水稻杂种优势利用研究始于1964年袁隆平发现雄性不育株。1970年李必湖在海南崖县南红农场发现一株花粉败育的野生稻，这为我国水稻雄性不育系的选育打开了突破口。1973年我国成功实现籼稻杂交水稻三系配套，1976年籼型杂交稻开始在全国大面积推广，我国成为世界上第一个成功进行水稻杂种优势商品化利用的国家。杂交水稻为我国粮食生产做出了巨大贡献(邓晓建等.2001)。

在过去的半个多世纪，粮食产量显著增长用以养活日益增长的人口，这主要归功于化学肥料的大量使用(Godfray et al.,2010；Liu et al.,2013)。然而，大量使用肥料会引起严重的环境污染、气候变化以及生物多样性的破坏，这些都是21世纪人们所需要面临的巨大挑战。据报道每年有超过120Mt的氮肥投入田间，然而在发展中国家中，作物吸收的氮肥不足一半(Rothstein,2007；Kant et al.,2011)。因此为满足作物的生长，氮肥的需求量在持续增长。现今为解决产量与环境冲突最有效的方法就是提高氮肥利用率。

氮肥利用效率(Nitrogen Use Efficiency，NUE)是一个复杂的性状，受遗传因素与多种环境因素协同调控。一般而言，影响作物氮肥利用效率的因素主要是氮吸收效率(Nitrogen Uptake Efficiency，NUpE)。氮吸收效率主要是由作物根系的氮吸收能力决定的。因此，从育种源头上通过提高水稻根系的氮肥吸收能力来提高水稻本身的氮肥利用效率势在必行。